气冷涡轮技术作为叶轮机械热端部件热防护的重要手段,在燃气涡轮叶栅中有着广泛的应用。涡轮叶栅内的三维流场结构十分复杂,冷气喷射汇入主流会改变叶栅的流场分布,从而引起叶栅气动性能的变化。深入研究冷气喷射对涡轮叶栅气动损失的影响具有十分重要的意义。本文通过扇形涡轮叶栅实验结合数值模拟方法,研究了某跨音涡轮叶栅静叶和动叶气膜孔及尾缘劈缝冷气喷射在不同出口工况下对叶栅气动性能的影响。静叶实验中,在叶片前缘、吸力面和压力面均布置了气膜孔,尾缘开设压力面半劈缝结构。在保证出口马赫数分别为0.9、1.0和1.05三个工况下,对无冷气喷射和两组不同冷气流量喷射下的实验结果进行了对比分析。在动叶实验中,只在尾缘开设了压力面半劈缝结构。在保证出口马赫数分别为0.9、1.0和1.05三个工况下,对无冷气喷射和有冷气喷射的实验结果进行了对比分析。运用经实验数据校核的CFD数值计算方法,模拟了更多冷气喷射工况下的流动,弥补了实验手段获得流场数据过少的局限,重点研究了冷气流量对该跨音涡轮叶栅气动损失的影响。通过综合对比分析不同工况下实验和数值模拟结果,发现冷气流量对跨音涡轮叶栅的能量损失影响很大,且在不同的出口马赫数下,冷气流量对叶栅气动损失的影响规律也有较大差异。静叶前缘冷气喷射(出口Ma=1.0)是正对主流的逆主流喷射,叶栅能量损失会随着冷气主流流量比的升高而单调增大。静叶前缘/尾缘/吸力面/压力面同时进行冷气喷射时,无论是出口亚音(Ma=0.9)还是出口超音(Ma=1.05),叶栅出口的平均能量损失随着冷气主流流量比的升高均呈现出先减小后增大的趋势。此外,前缘/尾缘/吸力面/压力面同时进行冷气喷射时,冷气对叶栅各区域的气动损失(掺混损失、二次流损失、激波损失、尾迹损失等)影响不尽相同,并相互影响,整个涡轮叶栅的损失是各部分损失的综合结果。动叶尾缘劈缝冷气喷射时,冷气对喉道激波和尾缘激波的影响以及对尾迹的影响,是影响动叶栅气动损失的主要因素。