在航空燃气涡轮发动机的发展过程中,为提高发动机的热效率和推重比,燃烧室部件设计将向高温升、高热容方向发展。燃烧室温升的增加,使得参与燃烧的空气量随之增加而导致用于火焰筒壁面冷却的空气量减少;同时,压气机出口温度的提高又使得用于冷却火焰筒壁面的空气温度上升而导致冷却潜力下降。现有冷却结构设计方法已经无法满足需要,必须发展先进的复合冷却结构形式以满足未来航空发动机燃烧室热端部件的冷却需求。本文首先对致密多孔层板冷却结构进行了详细的数值模拟并进行了结果分析。研究内容包括:改变层板结构内部的几何结构,即孔柱间距和孔柱相对位置排布,计算分析层板结构的流动换热特性;改变层板结构的几何尺寸、开孔率、冷却率、堵塞比等参数,通过对比分析,得到这些参数的改变对层板流动换热特性的影响。研究发现:孔柱相对位置呈长菱形排布的层板结构能获得较好的流动特性和换热效果;冲击高度的增加使层板结构的压降降低、流量系数增大及综合冷却效率增加;开孔率的增加对层板结构流动换热特性的影响并非单一变化的;堵塞比的增加对压降和流量系数的影响不大,综合冷效在阻塞比为8.7%时最好;层板结构的综合冷却效率随着冷却率的增加、主流流速的减小而增大。其次,利用红外热像仪对典型的层板结构开展了实验研究,主要分析了吹风比、冲击开孔率以及气膜开孔率对层板热侧壁面综合冷却效率的影响。结果表明:随着吹风比的增大,层板热侧壁面的温度逐渐减小,当吹风比增加到2.4之后,吹风比的增加对壁面温度的影响较小;在吹风比为0.9、气膜孔径为2mm时层板的综合冷却效果最好,吹风比为2.4时,气膜孔径为1.8mm的层板综合冷却效果最好。