随着时代的发展及各个行业对于动力、环保、灵活性与经济性等要求的提高,高性能涡轮发动机——特别是高性能燃气涡轮的开发也愈加受到重视和关注。虽然提高涡轮入口温度可以显著的提高涡轮整体性能和经济型,但涡轮入口温度的提高意味着涡轮叶片等部件,需要面对温度进一步提高的主流燃气的冲击与腐蚀。而目前,高温材料的性能并不能完全满足实际需要,所以对叶片要采取气冷等措施予以热保护。在这种情况下,作为一种可以有效缩短工作周期、削减投入的手段,通过数值模拟仿真进行先行研究为广大研究设计人员所采用。　　本文对某重型燃气轮机二级动叶展开气热耦合数值模拟,并依据模拟结果进行了相关气动及传热研究。文中对相关前期工作如模型生成网格划分等进行了较为具体的描述;在流量变动以及冷却结构调整等多种情况下,对叶片气冷效果的变动进行了分析与对比。此外文章在分析叶片内外流场的基础上,还着重对纵向涡强化换热在涡轮叶片冷却中起到的实际作用进行了分析与研究。　　在内部流场分析中发现,采用交叉缩放椭圆管结构后,由科氏力所引起的冷气分布不均等现象,在管道几何特征及纵向涡沿流程发展等因素的影响下,较原方案大幅度削弱;在对外部流场进行分析时,也发现在一定的叶顶间隙以及顶部冷却工质排气等因素的作用下,动叶叶顶泄漏流动被基本遏止,泄漏涡被由冷却工质所引发的类泄漏涡结构所取代;此外,文中还对以上因素以及各个主要旋涡结构对叶片外壁面温度分布的影响进行了较为具体的分析等工作。　　最终动分析表明在燃气、冷气温度流量以及其他外部条件均保持不变的情况下,对比于径向环形肋结构,基于纵向涡强化换热机理的交叉缩放椭圆管结构在降低冷却气体入口压力、减小流动损失、使涡轮叶片获得更加均匀的叶片外壁面温度分布等方面具有明显优势,此外调整径向冷却流道空间分布也可以实现对叶片表面温度分布的控制。