能源开发和环境保护是现代社会可持续发展的两项重要课题。寻找清洁高效的能源形式是未来社会发展的必然要求。氢作为一种清洁的高能燃料在未来将会有更加广阔的应用前景。开发高效的氢能转化方式是目前一项热门的研究课题。氢-氧联合循环动力装置是一种以纯氢为燃料,以纯氧为氧化剂,通过直接燃烧生成高温高压的水蒸气(1700℃),然后直接通入涡轮作功的动力形式。氢氧完全燃烧生成物只有水,整个装置除了向外界排出多余的水以外,没有其他排放物,装置热效率可以达到70%以上,与燃料电池的效率相当。氢-氧联合循环动力装置移植了很多常规蒸汽轮机和燃气轮机的技术,机组有很高的运行参数可以达到很大的功率,与燃料电池技术相比这是该装置的一大优势。氢-氧联合循环动力装置之所以有如此高的热效率主要原因就是该装置采用了极高的涡轮进口温度,因而涡轮叶片的冷却问题成为氢-氧联合循环动力装置面临的主要技术难题,对涡轮叶片的冷却性能的研究变得非常必要。本文主要对该装置第一级涡轮导叶的流动与冷却性能进行数值研究。在本文的研究中借用了某型常规燃气轮机第一级涡轮导叶的三维模型,使用ANSYS CFX 11.0软件对分别以蒸汽和燃气为工质的涡轮导叶进行热流耦合数值模拟。通过对相应条件下蒸汽、燃气工质的流动和传热情况的对比,找出氢-氧联合循环动力装置以高温高压蒸汽为工质时涡轮导叶的流动和传热情况的特点。通过数值计算,获得叶片内部和外部的流动和传热特征,包括叶片外部和内部冷却结构的流场特征,叶片冷却效率、叶片温度场以及叶片内外表面传热系数分布等。分析不同入口参数的冷却气体对涡轮冷却性能的影响,为涡轮叶片的冷却设计提供技术支持。