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在节能减排的大背景下，汽轮机通流改造得到了蓬勃发展。本文对国产125MW汽轮机高压缸末级叶片进行了数值模拟，分析了端部二次流的产生原因，提出了利用弯扭叶片减少二次流的措施，对改进后的弯扭叶片进行流固耦合分析验证其综合性能，并利用Workbench平台对弯扭叶片的操作参数进行了优化设计。主要内容如下：（1）通过对国产125MW汽轮机高压缸末级叶栅的三维模拟与验证，最终确定网格数量为70万；边界层厚度为0.01mm；湍流模型采用SST模型、交界面采用Frozen Rotor交界面；边界条件选择Mass Flow Inlet，Static Outlet。（2）通过对原始叶片流道的模拟分析，提出了弯曲叶片改进二次流的主要措施，比较了四种弯曲叶片，发现弯曲角度为10度时效果最好，然后按照喷嘴等截面、动叶连续流设计出改进后的弯扭叶片，数值模拟结果表明，改进后的弯扭叶片等熵效率为89.09%，轴功率为4494.21kW，与原叶片相比，等熵效率提高1.96%，轴功率提高148.43kW。（3）利用单向流固耦合分析方法对弯扭叶片进行了分析计算，并与不考虑流固耦合的常规分析方法进行了对比，计算结果表明流固耦合时叶片最大应力为249.97MPa，常规分析时叶片最大应力为225.33MPa，流固耦合分析的最大应力更接近于实际情况，根据这个结果设计的叶片安全系数更高。在此基础上进行了模态分析，得到叶片0-5节径1阶自振频率分布范围为612.9-1462.1HZ，不考虑流固耦合时模态分析得到的叶片0-5节径1阶自振频率分布范围为608.3-1458.1HZ；发现预应力的存在加强了叶片整体的刚度，有预应力的振动频率比无预应力的振动频率整体上偏大。（4）利用Workbench集成软件平台对改进后叶片的操作参数进行优化设计，从1000个样本点中选出的最优工况点：进口角度为75.17°、进口流量为1.4396kg/s、出口压力为2.43MPa、进口温度为653.07K。此时等熵效率为90.30%、轴功率为4748.30kW、最大应力值为222.94MPa。与原操作工况相比，等熵效率提高了1.21%，轴功率提高了254.10kW，最大应力降低了34.89MPa。