涡轮部件上气膜孔射流角布置多为复合角,研究复合角射流气膜冷却特性,能为合理设计气膜孔布置方式提供数据支持。由于涡轮工作叶片叶顶间隙流与叶栅通道流相互作用,流经涡轮部件上气膜孔出口附近的主流速度方向会周期性变化,对主流速度周期变化的研究有助于理解发动机内部的流动与传热特性。采用定常的数值模拟方法研究了单孔复合角的气膜冷却机理,主要分析了吹风比为0.5、0.8、1.1和1.4,射流角α=30°、60°和90°和方位角β=45°和90°时的气膜冷却特性,结果表明:冷却气体射流从气膜孔喷出后会出现脱离壁面然后再次附着的现象,方位角结构的存在减弱了脱壁现象。射流角增大能强化气膜孔出口附近的气膜冷却效果。从整个区域来看,方位角β=45°时的冷却效果最佳。采用非定常的数值模拟方法研究了主流摆动对气膜冷却的影响,主要分析了吹风比为0.5、0.8、1.1和1.4,摆动频率f=100 Hz、160 Hz和220 Hz时的气膜冷却特性,结果表明:气膜冷却效率的分布受到吹风比和主流摆动频率共同影响,主流摆动在很大程度上提高了气膜冷却效果。吹风比越大冷却效率受主流摆动频率的影响越明显,吹风比为0.5时,主流摆动频率f=100 Hz、160 Hz和220 Hz时,展向时均气膜冷却效率沿X轴正方向分别降低了80%、68%和61%左右。吹风比为1.4时,展向时均气膜冷却效率沿X轴正方向逐渐升高,主流摆动频率f=100 Hz、160 Hz和220 Hz时,展向时均气膜冷却效率沿X轴正方向分别升高了576.6%、781.9%和926.4%左右。同一吹风比时,主流摆动频率越大气膜冷却效果越好、强化率越大。