随着燃气轮机应用越来越广,对其性能要求也越来越高,提高进口温度是提升循环效率的主要方法。为了满足发动机工作温度的要求,延长叶片使用寿命,研究叶片高效冷却技术越来重要。以往研究中,对提升换热强度的研究较多,对换热均匀性的研究较少。本文在考虑换热强度与换热均匀性的基础上,通过数值模拟的方法研究了尺寸、流向间距和截面形状等因素对小尺寸针翅换热的影响。接着,研究旋转和非旋转条件下的几种变截面针翅的换热特点。等截面针翅中,顺排针翅前后缘换热相比直肋分别增强16%和11%,流动阻力降低57%;叉排针翅的前后缘换热分别增强14%和26%,流动阻力降低58%。针翅直径增加会降低前缘换热,增加流动阻力,针翅高度对流动与换热的影响更大。顺排时,前后缘换热随针翅高度增加而增强,前缘提升幅度更大,降低了前后缘之间的换热差异;叉排时,针翅高度增加对前后缘换热的提升程度较为接近。流向间距过小使针翅附近的换热均匀性变差,综合换热系数降低;间距适中时,前后缘换热最强,换热均匀性最好。不同针翅中,水滴形针翅换热最好,椭圆形针翅流动阻力最小。变截面针翅中,非旋转条件下,沙漏形针翅的换热相比圆柱针翅有显著提升,顺排和叉排时的综合换热系数分别提升27%和17%左右。圆台针翅流动阻力最小,纺锤形针翅仅顺排时的换热表现优于圆柱针翅。旋转条件下,沙漏形针翅换热最好,顺排和叉排时的综合换热系数分别提升了35.5%和12.6%左右。