提高涡轮前燃气温度可有效提高航空发动机推力和热效率。自20世纪60年代以来涡轮前燃气温度逐年增长,目前已远高于叶片材料耐热极限。叶片前缘区域直接承受高温燃气冲击,在整个涡轮中温度最高,常采用气膜冷却对此区域加以保护。本文通过实验和数值计算相结合的方法对叶片前缘气膜冷却特性开展研究,分析了气膜孔的孔型与孔位置对叶片表面换热特性的影响,为优化涡轮叶片冷却特性提供数据支撑。具体研究内容如下:(1)对叶片表面冷却效率和对流换热系数进行实验研究,分析了不同孔型和孔位置叶片的全表面冷却效率和对流换热系数规律。研究得出:在实验工况下,叶片的冷却效率和对流换热系数均随吹风比的增大而升高;冷却效率和对流换热系数在气膜孔出口区域最大,沿流向因气膜冷却效果减弱而降低,降至叶片尾缘区域达到最小值;若叶片前缘吸力面和压力面同时开有气膜孔,相同吹风比条件下,吸力面的冷却效率和对流换热系数皆比压力面的大;在气膜出流区域中,交叉孔叶片的冷却效率和对流换热系数均高于圆孔叶片。(2)运用Fluent软件对涡轮叶片的真实工况进行数值模拟来分析其气膜冷却特性,研究叶片前缘气膜孔对叶片冷却效率和对流换热系数的影响,并进行孔型与孔位置的对比。同时选取部分典型实验工况进行数值模拟对比,实验结果与数值模拟吻合较好。