燃气轮机在能源和航空工业中扮演着重要的地位，与国防工业也密切相关,所以提高燃气轮机的热效率和功率是一个具有战略性意义的课题。由热力循环分析可知，燃气轮机的热效率和功率随透平前温度的提高而提高。燃气轮机第一级透平与高温高压的燃气直接接触，其所承受的热负荷是现有材料难以承受的。透平转子叶顶间隙中存在的复杂流动，导致叶顶成为热负荷非常高的区域，因此为提高燃气轮机的性能，有必要对高压透平转子叶顶流动及换热特性进行深入的研究。本文利用实验测试和数值模拟相结合的方法研究了透平转子叶顶间隙流动特征以及叶顶壁面换热特性，分析了影响叶顶流动及传热的主要因素，主要的研究内容如下：1.提取了GE-E3高压透平第一级转子的叶型数据，建立了改叶片的三维几何模型，将此模型放大三倍，作为转子实验件的加工依据，并在此基础上搭建低速旋转透平实验台。2.采用萘升华实验测量叶顶壁面的换热系数。首先利用对平板换热的测量完成实验原理的验证和测量方法的标定，然后对透平转子平叶顶的换热系数进行测量，获得了叶顶壁面换热系数的分布。3.对以上的实验模型透平内部流场进行了数值模拟，建立单流道计算域并采用不同湍流模型对其进行数值模拟分析，获得叶顶壁面换热系数的数值计算结果。比较不同湍流模型计算结果与实验测量的差异，确定湍流模型，并验证了数值计算的准确性。4.对GE-E3高压透平第一级转子叶顶流动及换热进行三维数值模拟，建立单流道计算域，生成计算网格，获得叶顶区域流场和换热系数分布。对比研究了不同叶顶结构、不同间隙高度和不同进口附面层条件对叶顶泄漏流动及换热的影响。并分析了泄漏流动导致的叶片气动损失。