随着燃气轮机技术的不断发展,燃气涡轮前温度不断提高,如何有效的冷却涡轮叶片以成为燃气轮机设计的重要问题。交错肋冷却结构是涡轮叶片内部强制对流冷却的一种特殊结构,拥有较强的换热能力,但其流动阻力大,结构较为复杂,因此对交错肋冷却结构的流动换热特性进行研究具有重要意义。本文利用数值模拟和实验研究两种方法对交错肋冷却结构的流动换热性能进行了研究。数值模拟了不同结构参数的平板交错肋冷却通道,开槽交错肋冷却通道及带扰流柱交错肋冷却通道的流动换热性能,并结合瞬态液晶实验对数值模拟结果进行了验证。本文的主要研究内容如下:1、为了更好的研究交错肋冷却通道的内部流动换热机理,对不同结构参数,不同进出口预延段形式的等尺寸和放大的平板交错肋冷却结构进行数值模拟,进而分析预延段结构形式对通道流动换热性能的影响及原因,结构参数变化对交错肋冷却通道流动换热性能的影响及原因,获得其影响规律,验证放大模型相似模拟小尺寸原型结构的可行性。2、在保证肋的结构参数相同的情况下,在交错肋冷却道道的两边开不同形状及宽度的槽,改进交错肋冷却结构。分析开槽交错肋冷却通道的流动换热机理,分析不同开槽形状对冷却结构性能的影响及原因,获得槽宽对冷却结构流动换热性能的影响规律,得到综合换热性能最佳的开槽形状和宽度。3、在保证肋的结构参数相同的情况下,在网格间通道位置添加扰流柱,改进交错肋冷却结构。分析带扰流柱交错肋冷却通道的流动换热机理,扰流柱直径及布置数量对冷却通道流动换热性能的影响及原因,得到综合换热性能最佳的扰流柱直径及布置数量。4、利用瞬态液晶技术对交错肋冷却通道进行实验研究,获得冷却通道的传热分布及阻力损失情况。进一步分析交错肋通道的流动换热机理,对比分析实验与数值模拟结果,检验本文所采用的数值模拟方法的可行性。