提高透平进口温度是改善燃气轮机性能和提高其经济性的重要途径。受叶片材料耐高温性能的限制,必须采用内部冷却、气膜冷却等有效的冷却措施对透平叶片加以保护。传统的圆柱型气膜孔射流易与主流发生卷吸和掺混,这不利于叶片整体冷却效果的提高。对传统气膜冷却结构进行改进并优化其冷却特性,将有效地提高透平叶片的冷却效率。因此,本文将提出一种透平叶片气膜冷却结构的改进方案,并对改进结构的气膜冷却效果进行数值模拟研究,旨在为工程实际中动叶气膜冷却结构设计提供理论指导。主要完成了以下几个方面的主要研究工作:首先,提出一种改进后的气膜冷却结构--缩放型气膜孔,并将其与传统圆柱型气膜孔的气膜冷却特性进行了对比研究,结果表明:无论是在叶片压力面还是吸力面上,带缩放型气膜孔叶片的气膜冷却效果总体要优于带圆柱型气膜孔型叶片,并且叶片表面的覆盖气膜整体朝叶片偏转角流动,整体呈现出偏转叠加效应。然后,详细分析了缩放型冷却孔的扩张角度和孔间距两个主要结构参数对叶片气膜冷却效果的影响,得到的结论如下:(1)缩放孔型的扩张角度由α=0°增加至α=10°的过程中,气膜冷却效率整体呈递增趋势,冷却不均匀系数降低,冷却效果增强。当扩张角度由α=10°增大至α=15°,气膜冷却效率整体呈递减趋势,冷却不均匀系数增大,冷却效果减弱。(2)随着孔间距的减小,孔与孔之间的相互作用加强,叶片的平均气膜冷却效率都呈现递增趋势,冷却性能得到提高。最后,详细分析了吹风比对不同缩放型冷却孔叶片的气膜冷却效果的影响,结果表明:吹风比对气膜冷却效率有很大影响,随着吹风比的增大,当缩放孔型的扩张角度为α=0°时,气膜冷却效果呈现先加强后减弱的趋势;当缩放孔型的扩张角度为α=5°和α=10。时,气膜冷却效果呈现逐渐加强的趋势。