燃气涡轮叶片是涡轮发动机中热应力最大、承受温度最高的部件,涡轮进口燃气温度远高于涡轮叶片材料的耐热极限,因此需要大量的冷气给叶片散热和形成冷气膜,但是大量冷气的使用带来极大的气动损失。本文就是想通过平面叶栅试验来研究冷气掺混过程的涡轮气动损失原因与机理,寻找合适的冷却方案以减小气动损失。 本论文试验方案是分别从前缘气膜孔冷气喷射、叶片吸力面气膜孔冷气入射、叶片压力面气膜孔冷气入射及尾缘劈缝冷气喷射等几种冷却方式进行了试验研究,分析了不同的主流马赫数条件下,冷气流量比变化对叶栅进出口流场结构、叶栅通道内流场结构和叶片边界层分布的影响。 实验结果显示前缘气膜孔冷气入射显著增大了涡轮叶栅气动损失,冷气流量比的大小对压力面和吸力面总压损失起着显著的影响,尾缘偏向压力面有利于降低叶栅尾迹的峰值,减小出口损失。总体来说,压力面和吸力面在较高马赫数小冷气喷射对情况下,整个叶片表面静压分布影响不大,但对冷气孔附近局部位置流场影响较大。比较几种冷却方式,尾缘劈缝可以减少叶栅气动损失。叶栅通道内流场的压力分布云图清楚地揭示了涡轮叶栅通道端壁区二次涡形成过程。