涡轮外环作为隔绝高温燃气冲刷、保持机匣结构完整性的重要部件,其换热特性直接影响机匣部件温度场。涡轮叶尖间隙泄漏流的存在严重影响了涡轮外环表面的换热特性,进而影响了发动机的性能。本文以GE-E3发动机高压涡轮外环为研究对象,利用数值和试验研究相结合的方法,研究了主流雷诺数Re、吹风比M、间隙高度比τ/H等参数对外环表面换热特性的影响规律。本文首先分别针对有气膜和无气膜条件下外环,数值研究了主流雷诺数Re(60000、70000、80000、90000、100000)、吹风比M(1、1.5、2、4)、间隙高度比τ/H(1%、1.6%、2.7%)对通道内流场及外环表面对流换热系数的影响规律。结果发现:叶尖区域由于间隙泄漏流动会形成间隙分离涡和泄漏涡。流体在受到压力面产生涡的上抬作用冲击壁面,使得外环表面换热系数较高;在间隙内,泄漏流发生分离和再附着,使得外环表面对应位置上的换热系数较大;由于泄漏流从叶片前缘压力面侧流进间隙内发生分离,边界层增厚,使得外环表面对应叶片前缘位置换热系数较低。本文针对数值计算模型设计了相对应的试验系统与试验件,利用瞬态液晶测温技术,试验研究了上述各参数对外环表面换热特性的影响。结果发现:由于涡轮外环表面换热特性受间隙泄漏流的影响较大,在相同间隙高度和吹风比下,随着主流雷诺数Re的增大,能够流进叶尖间隙的泄漏流越多,外环表面换热系数越大;随着吹风比M的增大,外环表面换热系数变化较小,但对外环表面绝热冷效的影响较大;在相同的间隙高度和主流雷诺数Re下,吹风比的变化对外环表面换热系数的影响较小;间隙泄漏流对间隙高度的变化非常敏感,且在叶尖间隙内的运动非常复杂,当τ/H=1.6%时,相比其它间隙高度,外环表面换热效果最好。