通过激光粒子图像速度测量实验,本文给出一个典型的带凹槽透平叶片顶部气膜冷却流与主流混合后的流场特性分析。实验件是将基于GE-E3型透平动叶片放大三倍后做得的模型。叶片顶部等间距安排了两排直径均为1.5mm的气膜孔,叶片压力面侧靠近顶部有5个,叶片顶部中轴线上安排有11个。叶栅进口尺寸和叶片轴向弦长的雷诺数为104。利用粒子图像测速系统(PIV)得到了顶部泄漏流和叶栅通道二次流的二维矢量速度场。以二维速度场为依据,分析了间隙流、间隙涡与动叶顶部通道涡掺混的方式以及叶片顶部不同的气膜孔分布对泄漏流的影响。用ANSYS CFX11.0商业软件对实验条件下的模型做了数值计算并与实验结果进行验证,比较发现标准k-ε湍流模型模拟顶部流动与实验结果基本吻合。采用适合的湍流模型我们定量分析了不同位置气膜孔出流对泄漏流的阻塞程度。结果表明:间隙涡在向下游发展的过程中强度减弱,但范围有所增大;压力侧气膜冷却能有效减小高温主流气体对叶片顶部的冲击;压力面侧气膜孔对上游来流的(堵漏)阻塞作用较明显,阻塞效果与孔的数目和位置密切相关。双排气膜孔的作用范围比单排的大,阻塞效果也最好;更高的吹风比对冷却叶片顶部和阻塞泄漏流都有更好的效果。