现代航空发动机的大推重比特性使得其涡轮部件的工作负荷更高、气流马赫数与子午流道扩张角更大，同时，压气机单级压比也更大，这就意味着航空发动机叶轮部件内部流动将极端复杂，包含大尺度分离、转捩以及激波与边界层干涉等多种复杂流动结构。因此，在CFD技术已然成为叶轮机械气动设计与流动分析主流手段的今天，发展具有较强间断捕捉能力、良好粘性结构分辨率并具备较强普适性的数值计算程序具有重要意义，而计算机性能的快速发展使得大涡模拟在叶轮机械领域内的工程化应用成为可能。在此背景下，本文从以下方面展开研究：（1）本文基于有限差分方法，将N-S方程的笛卡尔变量投影至任意曲线坐标系下进行求解，编制了针对可压缩流动的LES数值计算程序。程序采用时间推进法进行计算，内嵌的空间离散格式为3阶及5阶精度的WENO格式，并使用AUSM+-up和Steger-Warming两种分裂方式构造无粘通量，时间格式为预估-校正LU-SGS方法，并与2阶精度双时间步法结合，以期模拟非定常流动。程序使用的亚格子模型为动力Smagorinsky涡粘模型。本文设计了数值计算程序的底层架构，并对其进行模块化封装，编制了通用的边界条件计算例程。（2）本文使用编制的CFD程序对二维前向台阶激波反射流动展开模拟，比较不同离散格式和矢通量分裂方式捕捉激波的能力，考察了程序和数值方法针对具有复杂间断结构的超音速流场的计算性能。本文对二维凸包通道内的亚、超音速无粘流动和二维缩放喷管内的超音速层流流动分别展开模拟，所得结果与文献中的计算或实验结果符合较好。计算了激波与平板层流边界层的干涉流动，获得的得平板压力分布与文献中实验数据很好相符，流场中的激波反射、分离、再附等复杂流动结构得到清晰捕捉，并对不同求解格式的收敛特性进行了评估。上述算例使本文所编制数值计算程序的可用性得到验证。（3）本文对NACA65平面扩压叶栅在不可压及亚音速工况下的内部流动展开大涡模拟，所得翼型表面时均压力系数分布与经典文献中的实验结果符合较好，证明了程序使用LES方法计算叶轮机械内部流动的可靠性。对LES求解得到的瞬时流场展开分析，发现LES成功捕捉到叶栅内粘性流动细节，并对流场中自激产生湍流的机理进行了简单探讨。本文研究工作表明基于高精度、高分辨率求解格式的LES计算能够提供叶栅内复杂粘性流动细节，为进一步针对叶轮机械复杂可压缩内流问题进行更深入的高精度LES研究奠定了基础，使LES方法在深入了解叶轮机械内的复杂流动特性及指导高负荷轴流压气机设计方面呈现出较高的工程应用价值和较为广阔的应用前景。