燃气轮机在航空动力及地面工业发电等领域都扮演着重要的角色,提高透平进口温度是增加燃气轮机热效率的重要手段,但受限于叶片耐高温材料的发展,先进冷却技术的应用成为提高透平进口温度的主要手段。气膜冷却技术广泛应用于燃气轮机透平叶片冷却,但是冷气出流与主流的掺混造成燃气的动能和总压损失,从而降低了有效功,因此在进行气膜冷却研究时,不仅气膜冷却效果是主要的衡量因素,气膜冷却引起的气动损失同样也是需要考虑的重要因素。如何在保证气膜冷却效果的前提下尽量降低气膜冷却带来的气动损失,是一个重要的研究方向。在本文低速平板气膜冷却研究中,通过数值模拟的方法比较了四种不同气膜孔结构的气膜冷却效果,发现扇形孔在同吹风比条件下是四种气膜孔结构中冷却效果最高,复合角能提高圆柱孔的气膜冷却效果,双射流气膜孔在较高吹风比下仍有良好的气膜冷却效果,并且在气膜孔下游较远位置的冷却效果接近扇形孔。通过数值模拟和实验的方法对四种气膜孔结构的气动损失进行了研究,引入考虑冷气的总压损失系数ζp.total,发现其大小均随吹风比的增大而增大,吹风比较低时四种气膜孔结构的气动损失十分接近。与实验结果相比,数值模拟中对气动损失沿壁面法向的扩散预测不足,使近壁区域的损失低于实验结果,并且在吹风比较高时对冷气射流总压过分预估,使数值模拟结果与实验结果存在一定差距,但是二者随吹风比的变化趋势一致,因此数值模拟的结果具有一定的参考价值。通过数值模拟的方法研究了主流马赫数对气膜冷却效果及气动损失的影响。发现主流马赫数的增加会提高各气膜孔结构的气膜冷却效果,并且会降低气动损失。造成这一现象的原因是主流马赫数的增加减小了平板边界层的厚度,减弱了冷气射流对主流的穿透性,减小了近壁边界层引起的高损失区域面积。吹风比较高时孔内损失是造成气膜冷却气动损失的主要原因,因此改善孔内损失是降低气动损失的一个重要思路。