随着透平进口温度的不断提高,燃气轮机热端部件必须采取冷却措施,气膜冷却是一种重要的冷却手段。本文主要研究了平板和燃气轮机静叶气膜冷却的特性和机理,并提出了评价冷却结构效果的新方法,为今后叶片的冷却设计提供参考。平板气膜冷却部分,本文采用数值计算和实验研究相结合的方法,研究了圆柱孔、扇形孔和双射流孔的冷却特性和机理。实验采用压力敏感漆(PSP)测试技术,搭建了标定装置并进行了标定。在圆柱孔、扇形孔研究基础上,对双射流孔的流向间距、展向间距和复合角等参数以及吹风比对冷却效果的影响进行了系统的研究,结果表明涡系结构对双射流的冷却效率有着至关重要的影响,提高冷却效率的关键在于采用恰当的几何参数,使双射流孔形成有效的反肾形涡。静叶气膜冷却部分,本文采用数值计算的方法,研究了双射流孔在压力面和吸力面的冷却特性,并根据平板气膜冷却的机理进行了改进,结果表明在吸力面双射流孔有较好的冷却效果,而在压力面双射流孔冷却效果容易受当地二次流的影响。本文采用多场耦合的方法,对平板和静叶在耦合条件下的气膜冷却特性进行了研究。研究了吹风比和孔型对平板气膜孔周边的应力分布的影响。对于叶片的耦合气膜冷却,采用蠕变应变评价冷却效果,以综合温度和热应力两个参数对冷却结构的影响,并对某燃气轮机静叶的原型做了相应的改进,以达到提高叶片的使用寿命的目的。