燃气轮机作为当今世界最先进的能量转换机械之一,在动力机械领域有着举足轻重的战略地位。随着社会的不断进步,燃气轮机也在向着高性能,高参数,轻量化的趋势发展。而高性能高参数意味着燃气涡轮前温度的不断提升,这给涡轮叶片带来了极高的热负荷。而气膜冷却作为简单高效的冷却方式,被广泛应用于涡轮叶片的冷却中。本文结合试验设计（DOE）,源项数值模拟（SCFD）,响应面优化方法（RS）,针对某涡轮叶片叶顶,叶片表面处气膜展开气动传热性能多目标优化,旨在得到气热表现俱佳的气膜冷却方案。研究内容包括以下三个方面:（1）源项数值模拟准确性验证。为降低优化过程中计算成本,本文采用了一种基于源项的CFD技术。该方法无需构建真实气膜孔结构和生成贴体网格,只需在气膜孔附近构建喷气源项域,随后在网格点上定义材料多孔度,并在控制方程中引入与材料多孔度有关的喷气源项函数。采用基于源项的数值模拟方法,计算了某一翼型冠涡轮平面叶栅的气动流场,然后,在翼型冠源项基础上,分别增加了密封齿和叶顶喷气源项,以研究源项法在有密封齿和有叶顶喷气翼型冠叶栅性能计算中的准确性。通过与基于贴体网格（即真实结构）的数值模拟结果相对比,发现源项法计算能够较准确地评估翼型冠、密封齿和叶顶喷气对涡轮叶栅气动性能的影响。（2）涡轮叶片叶顶气膜冷却多目标优化。采用DOE试验设计及响应面优化方法,首先对优化设计变量即叶顶喷气孔轴向几何位置信息进行采样,并采用源项数值模拟对目标函数即叶栅气动性能,传热性能进行评估,在DOE试验计算完成后,对得到的样本点信息进行响应面拟合并优化,旨在得到气热表现俱佳的叶顶喷气孔布置方案。（3）涡轮叶片表面气膜冷却多目标优化。为合理布置涡轮叶片表面喷气孔的位置,采用同样的优化方法对叶片压力面气膜孔轴向几何位置展开气动传热性能多目标优化,对优化设计得到的方案进行几何重构,并采用贴体网格进行数值验证,结果表明相同冷气流量下,优化后气膜孔使得叶片表面平均热流密度提高,冷却效果改善明显。