动力机械通常利用某些部件的旋转来实现能量转换或对外做功。此类旋转机械的核心部件往往在高温环境下工作或者工作过程中自身将产生热量。如果缺少有效的散热，高温将导致部件变形、工作精度下降甚至直接损毁。　　针对工业中遇到的两类旋转机械的高温部件，旋转圆柱体和燃气涡轮叶片，提出了对应的强化散热设计。对于旋转圆柱体，采用外部空气冲击冷却，而针对涡轮叶片则分别提出两种新型的内部空气冷却设计。并利用实验及数值方法研究了相应散热设计的传热与流动特性。主要内容及结论有:　　(1)利用实验方法研究了旋转圆柱体受侧向空气冲击下的传热特性，无量纲因变量包括:喷流雷诺数(Rej)、旋转雷诺数(Rer)、相对喷嘴宽度(D/w)以及相对喷射距离(L/w)。利用红外线热像仪测量了被加热的圆柱体侧面的温度分布，并利用流场可视化技术观测了圆柱体在静止与旋转状态下受喷流冲击时的流场结构。结果显示平均努塞尔数(Num)随Rej和Rer的增大而提升，随D/w的增大而减小。随着L/w的增加Num呈现先增加后减小的趋势，且临界L/w值随D/w的增大而增大。最后，得出了合理且准确的Num经验公式。　　(2)为强化燃气涡轮叶片的内部冷却，提出了带穿孔隔板的180度圆角转弯的内冷通道，并利用实验与数值方法探讨了穿孔对流动与传热的影响。流场观测与传热实验结果均显示尺寸较大且角度为正的穿孔将极大的影响通道内的流场结构以及传热系数分布，而穿孔数目及位置的影响较小。在相同参数下，模拟结果与实验结果吻合良好，提供了更加详细的流场与传热系数分布信息。通过改变穿孔直径或穿孔角度，这种新型的内部冷却通道设计能够起到调整传热系数的空间分布或强化总体传热性能的作用。　　(3)同时提出了一种带间隔布置的发泡铝块的叶片内冷通道。根据布置方式的不同分为四类实验组。结果显示四种组合的Num相对光滑通道提升约74～140％，从而验证了发泡铝的强化传热效果。值得注意的是交错布置时的传热强化效果优于对称布置，但压力损失也远高于对称布置，约高出180～280％。　　针对两类旋转机械的高温部件所提出的三种强化散热设计，及其传热与流动特性的研究结果，可为实际散热系统设计或后续科学研究提供参考。