燃气轮机作为目前热效率最高、应用最广的热动力装置,在航天、航空、船舰和能源等多个领域中发挥着巨大的作用。涡轮叶片作为燃气轮机运行过程中工作负荷最高的零部件之一,由于长时间处于高温、高压、高速旋转的工作状态,容易出现表面涂层脱落、缺损和断裂等故障,不仅会影响燃气轮机的使用寿命,还可能造成安全隐患甚至引发事故,因此进行涡轮叶片的温度测量及特征研究对燃气轮机的发展具有重要的意义。获取涡轮叶片温度特征的方法不仅是研究难点、也是研究重点,通过叶片表面的温度分布特征,能够准确的分析叶片的加工工艺、冷却性能并预测使用寿命等。本文采用计算流体力学(CFD)的知识进行涡轮叶片温度场数值模拟,通过建立叶片模型,设定燃气体积、温度和压强等条件模拟叶片运行状态,由此得出叶片表面温度场数据。根据得到的叶片模型,本文提出了一种能够实现叶片表面全扫描的辐射测温法改进方案,传统辐射测温法采集到的是叶片轴向上从前缘到尾缘的一条直线上面的温度数据,无法准确反映整个叶片表面的温度分布情况。本文提出针对测温探头部分的改进方案,通过增设步进电机控制反射镜旋转、探头旋转和伸缩,使测温探头能够同时在叶片的轴向和径向移动,使扫描区域可以覆盖整个叶片,实现温度场重构。根据得到的温度场数据,画出吸力面和压力面的归一化温度曲线,并结合叶片的形状、曲率、燃气流向等环境因素对温度分布特征进行分析。为进一步研究同一周期内涡轮叶片的温度分布一致性特征,本文采用特征提取比对的方式。通过余弦匹配的方法进行峰值分割得到叶片温度数据,提取无量纲指标作为时域特征,将小波包分解后的频带能量特征作为频域特征,二者共同构成代表叶片温度分布信息的特征向量,最后再通过主成分分析(PCA)得到经过线性重构去除相关性的主成分特征向量。将同一旋转周期内所有叶片的温度分布特征向量均值作为该周期的温度分布基准特征向量,将每个叶片的温度分布特征向量与基准特征向量进行对比并求出二者之间的相对偏差,根据偏差值即可判断叶片温度分布情况的一致性。该研究成果可以用于从温度特征角度观察叶片工作状态,为叶片故障诊断及寿命预测提供了研究基础。