高效的冷却技术是确保航空发动机中涡轮和燃烧室等热端部件正常工作的前提,管内流动换热和射流冷却是航空发动机热端部件常见的两种冷却形式,但现有的冷却技术已经不能完全满足未来航空发动机冷却的要求,在材料耐温能力短期内也不可能实现很大突破的情况下,结合新加工制造方法再继续研究新型冷却结构是极为必要的。本文结合微通道冷却技术以及增材制造技术在航空发动机领域发展的趋势,使用格子Boltzmann方法对增材制造微通道的内流换热特性和射流冷却效率进行数值模拟研究。在对增材制造微通道进行研究之前,本文通过搭建试验台进行微通道换热试验,并将试验结果与仿真结果分析比较,验证了数值计算程序的正确性。在对增材制造微通道内流换热特性的研究中,首先通过电子显微系统扫描得到实际增材制造加工物体表面形貌,结合分形理论进行处理,得到真实、光滑、分形插值、康托尔集四类圆形截面管模型及三角形、矩形截面管模型,微通道管模型当量直径100μm～1000μm;然后对空气在不同微通道管模型中的对流换热特性进行了数值模拟,计算雷诺数Re范围80～640;研究了微通道表面形貌构建方法、相对粗糙度、雷诺数以及微通道截面形状对微通道内流换热特性的影响规律。结果发现:表面形貌是微通道中对流换热不可忽略的因素,相对粗糙度越大越有利于换热,真实扫描管的换热性能要比相同条件下光滑管高2.22%;分形理论可用于微通道表面形貌的构建,在相同迭代次数下,分形插值模型与真实扫描形貌换热性能相差0.03%,而康托尔集模型与真实扫描形貌换热性能相差1.88%,分形插值模型较康托尔集模型更能真实地反映实际形貌;微通道中,随着雷诺数的增加Nusselt数将不再是常数,而是有增加的趋势;当量直径相同的圆形截面、三角形截面、矩形截面微通道,圆形截面微通道内流换热性能最优,矩形截面微通道次之,三角形截面微通道最差。在对增材制造微通道射流冷却效率的研究中,通过将测量所得的增材制造微通道实际形貌导入模型,构建了具有不同射流孔径、孔数,不同形貌和不同入射角度的射流冷却几何模型。通过数值计算,探究了微通道射流孔孔参数、增材制造打印方向、吹风比以及微通道射流孔入射角度对微通道射流冷却效率的影响规律。结果发现:在相同的冷却气量情况下,将小孔径多孔均匀分布形式的射流孔代替大孔径射流孔能使冷却气体更加均匀的分布于近壁面处,可以提高冷却效率,同时也可以避免壁面出现局部高温;在相同的冷却气量情况下,射流冷却效率随着微通道与打印方向夹角γ的增大而略微减小;射流冷却中吹风比的增加可以带来了更多的冷却气体,能有效避免壁面出现局部高温,但是也会降低冷却空气在近壁面处的扩散性和贴壁性,降低冷却效率;在相同的冷却气量情况下,随着入射角的增大射流冷却效率有下降的趋势。