随着燃气轮机在航空、发电及舰船等各个领域中的应用越来越广泛,提高燃气轮机的性能成为现阶段急需解决的问题。从燃气轮机理想布雷顿循环机理来看,提高压比及燃烧室出口温度均有利于提高发动机的输出功率,进而提高推重比。随着推重比的提高,燃烧室部件设计必然会向高温升、高热容方向发展,燃烧室温度升高会导致参与燃烧的空气量增加,用于冷却的空气量减少,且冷气的温度升高,冷却潜力下降,燃烧室壁面温度远远高于金属的耐受温度。因此,为了保障燃烧室热端部件在高温下持续可靠地工作,必须发展诸如多孔全覆盖、双层壁和层板等先进的复合冷却结构。本文根据层板冷却结构的两种孔-柱排布方式,通过实验测试得到了吹风比对冲击-扰流柱-气膜层板结构综合冷却效率的影响规律,并验证了数值模拟方法的正确性。结果表明:在本次实验研究范围内,吹风比增大,高温气流侧壁面温度降低;当吹风比较小时,吹风比的增大对综合冷却效率有一定的提高作用;当吹风比增大到1.5后,气膜喷吹速度继续增大,气膜贴壁性能减弱,综合冷却效率提高幅度变缓。针对燃烧室火焰筒的真实气动热力条件,在给定的单位壁面面积冷却空气质量流量下,通过数值模拟较为系统地研究了冲击-扰流柱-气膜层板结构主要参数对冷却性能的影响,冲击孔、扰流柱和气膜孔数之比为1:10:1。结果表明:在本文研究的结构参数范围内,气膜孔和冲击孔直径对于层板的综合冷却效果和压降影响相对较大,增大气膜孔直径有利于改善综合冷却效果并降低冷却气流通过层板的相对压力损失,增大冲击孔直径虽然降低了冷却气流的相对压力损失但同时也导致综合冷却效果有一定的减弱;射流冲击间距和扰流柱直径的改变对压力损失影响甚微,扰流柱直径增加可以提升层板综合冷却效果,射流冲击间距对层板综合冷却效果由单位壁面面积冷却空气质量流量决定;增加孔排距或减小孔节距,能够改善层板综合冷却效果,增大孔间距导致层板结构的相对压力损失增加;扰流柱形状的改变对层板结构的综合冷却效果和流量系数均有一定的影响,在冲击-发散双层壁冷却结构中,圆形扰流柱形状更为合理;层板的综合冷却效率随单位壁面面积冷却空气质量流量的增加、主流流速的减小而增大。