随着现代燃气轮机的循环输出比功的大幅增大,相应的燃气初温也在迅速提高,涡轮前燃气进气温度已经远远超出目前所用新型耐高温材料的熔点,同时新材料的研究进度根本跟不上燃气初温的增长速度,于是多种冷却方案的应用已经为形势所趋,涡轮冷却设计者通过不断的努力已经获得较成熟的冷却技术。典型的冷却方式有内部冲击冷却,扰流肋片,气膜冷却以及几种冷却方式的组合式冷却。本文对某型燃气轮机第三级叶栅的进行气热数值模拟并分析给定模型的气动性能及冷却效果,在此基础上再设计多种冷却方案并进行气热耦合数值模拟,因为第三级叶栅的进口燃气温度已经接近涡轮叶片材料允许温度,所以采用的八种改型方案是在原型的内冷却通道内壁面加不同形式的肋,改型方案包括60度和45度的V形肋、这两种角度对应的两种V型间断肋和90度直肋及90度间断肋,八种冷却方案和原冷却叶栅均是在三种不同冷却流量的工况下进行模拟,通过给定模型与八种冷却改型方案的换热机理研究及换热效果的对比,发现90度直肋对前缘的冷却改善显著,但综合考虑前缘,尾缘,压力面和吸力面的整体换热效果和阻力损失系数对比,最终得到45V-A型肋的优化冷却方案。数值模拟的计算前处理是应用UGNX6.0结合相关的参数化建模,通过ICEM,合理划分块拓扑结构进行网格离散,最后应用收敛稳定性好的CFX并行计算,进行气热耦合数值模拟,得出几种模型计算域的物理场各参数分布及成功捕捉近壁面流动,详细对比了不同工况下几种方案的换热系数及努塞尔数等标志换热效果的参数的分布云图及各种相关参数变化曲线,最终得到优化方案,并对冷却换热机理有了深度认知。