现代高压燃气涡轮的叶尖需要复杂的设计来减少叶尖泄漏流，以及承受密集的热负荷。但传统的气动优化经验积累于亚音速情况，且缺少对于之后附加的冷却设计的妥当考虑。高压燃气涡轮中的跨音速现象显著地改变了叶尖流场特性，冷却射流的出现进一步增加了流场结构的复杂性。因此，探究在跨音条件下，叶尖间隙内不同流体间的相互作用对于叶尖设计优化十分必要。　　本项研究基于实验和数值模拟，对冷却射流和叶尖泄漏流的气热相互作用进行了探究，并对跨音区域的凹槽叶尖设计提出了优化。阴影成像以及油膜实验被用来可视化流场。叶尖表面的温度分布由红外相机探测记录。一系列数值模拟也用来分析冷却气流入射位置和角度的影响。结果显示，引入冷却气流减少了平叶尖的总泄漏量，但对于凹槽叶尖却是增加。合适地设计冷却气孔的位置和入射角度，平叶尖的气动效果甚至能够优于凹槽叶尖。同时，平叶尖的冷却效果也显著好于凹槽叶尖。尤其是凹槽叶尖的吸力面肋条承受了非常差的冷却效果。冷却射流对于叶尖设计颠覆性的影响，意味着叶尖气动设计和冷却设计必须为一反复迭代的过程。基于对叶尖流场所得到的理解，本研究提出了部分凹槽叶尖设计，即保留叶尖前半部分亚音区的凹槽，但后半部分跨音区域用平叶尖来代替。气热流固耦合分析表明，将叶尖的跨音区域由凹槽改为平叶尖设计，能够极大改善冷却效果，同时又不造成更多的气动损失。