燃气轮机应用于航空发动机、船舶、发电、冶金、化工、能源与动力工程等领域，燃气轮机热效率随着进气温度的增加而提高，但叶片材料的耐高温性能有限。因此必须对叶片进行冷却保护。涡轮叶片冷却一种比较重要的方法是气膜冷却技术。平板表面气膜冷却各个参数的研究相对简单，并且平板模型的研究结果经过稍许修正便可用于实际发动机的设计。气膜冷却的效果取决于气膜孔附近区域的流动特性，由气膜冷却效率来衡量。本文的数值计算基于Fluent软件平台，采用RNG k-ε湍流模型，控制方程的离散采用有限体积法，压力-速度耦合应用SIMPLEC算法，分离隐式求解稳态Navier-Stokes方程，研究了圆柱孔、扩散孔和横向扩散孔在不同吹风比、不同孔排布置方式时壁面冷却效率、流场涡结构以及孔内流动结构，同时还研究了新型反涡孔的壁面冷却效果和流场结构变化。研究结果主要包括：(1)双排孔顺排布置时，在所选取的4种吹风比下，相对于圆柱孔和扩散孔，横向扩散孔和新型反涡孔的冷却气膜覆盖区域较大，底面孔中心线的冷却效果均较好，且新型反涡孔的孔间冷却效果始终最好；吹风比为0.5时，4种孔型孔中心线的冷却效率相差不大；(2)圆柱孔射流随着吹风比增大，冷却效率减小，其它3种孔型则与之有相反的趋势；(3)相同吹风比时，圆柱孔反向涡旋对的尺度最大；扩散孔和横向扩散孔不同程度地抑制了涡强度，且随着向下游延伸，涡中心逐渐远离壁面，涡强度也不断减弱，新型反涡孔两侧孔的存在也在一定程度上抑制了反向涡旋对；(4)孔的结构对孔内流动结构有影响。圆柱孔为等截面孔，孔内不易产生流动分离，低速区域较大；扩散孔和横向扩散孔的横截面逐渐扩张，流动减速，孔内出现明显的低速区和高速区；(5)双排孔顺排布置对孔下游的冷却效果影响并不大，叉排布置明显提高了孔间冷却效率。