在实际燃气涡轮发动机试验中,由于燃烧室中燃料喷射结构和冷却稀释流的共同作用,燃烧室出口燃气温度的径向和周向分布极不均匀,且存在明显旋转速度分布。其高温核心区域被称为“热斑”。随着人们对发动机性能要求的提高,涡轮进口温度越来越高,热斑现象更加明显,涡轮内部流场和温度场的变化也更加复杂。鉴于此,针对进口热斑、旋流工况对高压涡轮首级静动叶栅气动换热影响的研究,对于了解实际燃气涡轮气热性能变化是十分必要的,同时对于涡轮叶片优化设计和叶栅冷却结构设计也有很大指导意义。本文首先研究了进口热斑对高压涡轮静动叶栅流场的气动换热影响,发现热斑不会引起静叶流场的气动变化,但会改变动叶进口相对气流角和相对总压的径向分布,使动叶压力面的径向二次流显著加剧,热斑向上迁移到叶顶,在压力梯度作用下形成叶顶泄漏涡,恶化了叶顶尾缘的换热。然后,本文通过积叠线弯曲处理计算分析了弯曲导叶对该热斑效应的影响效果。模拟结果发现,根部正弯时端壁损失降低,静叶出口根部总压变大,使得动叶压力面向下的径向迁移被削弱,抑制了通道涡的发展,但同时热斑核心向上迁移,不利于叶顶尾缘换热;根部反弯时端壁损失增加,静叶出口根部总压变小,动叶压力面的径向迁移明显加剧,同时根部通道涡充分发展,导致总压损失增大,但压力侧根部的热斑迁移耗散掉了更多高温流体,改善了叶顶尾缘的换热。关于进口旋流热斑效应,本文研究发现,旋流热斑在静叶表面两侧发生明显反向的径向迁移,并且改变了静叶出口温度和气流角分布。温度的径向重新分布直接影响了动叶表面换热,而相对气流角径向分布变化在很大程度上影响了动叶压力面的径向二次流以及端壁通道涡的发展。而静叶弯曲处理后,其叶片前缘将旋流热斑分成不均匀的两部分,并通过改变端壁流动状态,在一定程度上控制了静叶出口热斑径向分布和旋流及其诱导涡的径向位置。旋流径向位置变化直接影响了动叶压力面的径向二次流分布和通道涡的发展。而热斑的径向位置及其在动叶表面的径向迁移直径影响了动叶表面和叶顶换热。正弯静叶加剧了动叶栅叶顶换热,但其旋流径向分布抑制了动叶通道涡的发展,降低了动叶栅总压损失。而反弯静叶降低了动叶进口顶部温度,在一定程度上改善了叶顶换热情况,但加剧了动叶流场的二次流掺混,促进了通道涡发展,导致动叶栅总压损失增大。