随着航空燃气涡轮发动机的迅速发展,发动机热效率和推重比的不断提高,所需涡轮进口温度也不断升高,涡轮叶片的工作环境越发恶劣,发展先进的高效强化冷却技术成为解决问题的决定性因素之一。动叶由于自身的旋转作用和上游静叶尾迹的影响,叶片表面的气膜出流流动和换热特性变得复杂。为了提高研究工作的实际价值,对完整的静叶+动叶进行非定常研究是非常必要的。本文以此为背景,建立了完整的静叶+动叶计算模型,采用非稳态Realizable-k-?湍流模型对气膜冷却流动与换热特性开展了数值模拟。首先,进行了湍流模型的验证,对非定常条件下的动、静叶栅进行了模拟,分析了非定常流动机理。其次,开展了静叶无气膜出流时涡轮动叶气膜冷却特性研究。分析了动叶三个不同典型部位(压力面、吸力面、前缘)在不同旋转速度、吹风比以及不同时刻气膜出流的流动特性和换热特性。数值模拟结果表明,在不同时刻和转速下,动叶前缘滞止线位置不同,受滞止线影响前缘气膜冷气出流方向也发生变化,气膜覆盖区域重新分配,气膜冷却效率随之变化。而冷气吹风比对三个部位的气膜冷却效率也有一定的影响。最后,开展了静叶有气膜出流时涡轮动叶气膜冷却特性研究,分析了静叶尾缘气膜出流对动叶前缘的流动特性和换热特性的影响。研究发现,在尾迹直接作用区域,当动叶冷气吹风比较低时,静叶有气膜出流会降低该区域的冷效,而吹风比较高时则相反;在非尾迹直接作用区域,当动叶冷气吹风比较低时,静叶有气膜出流会提高该区域的冷效,而吹风比较高时,冷效变化很小。