现代燃气涡轮发动机设计中力求提高涡轮前温度以提高发动机的整体性能,但这很大程度上受到叶片材料特性的制约,因此通常采用气膜冷却与内部冲击冷却相结合的方式对叶片进行保护。叶片尾缘区域设计结构薄,内冷空间有限,是涡轮叶片冷却设计中需要重点关注的部位之一。目前,涡轮叶片尾缘区域通常采用偏劈缝与内部冷却通道中的扰流柱或粗糙肋结构相结合的方式,对叶片尾缘区域进行热防护。本文以某涡轮一级导向叶片为对象,采用实验研究与数值模拟的方法针对不同尾缘偏劈缝结构的流动换热特性进行了研究,获得了劈缝形状、出流面积等几何因素以及几种制造缺陷产生的结构对尾缘气膜冷却特性的影响规律,所得主要结论如下:(1)尾缘偏劈缝的结构形式影响气膜冷却特性与及流阻特性。对于采用三种不同劈缝形状的尾缘结构,其展向平均绝热冷却效率及对流换热系数沿流向均呈现逐渐降低的趋势;在尾缘相同位置处,对流换热系数与绝热冷却效率均随着吹风比的增加逐渐增大;相较而言,B型劈缝结构具有最高的冷却效率与最低的流动损失,而C型劈缝结构的冷却效率最小,且流动损失最大。(2)尾缘偏劈缝的出流角度和出流面积对气膜冷却特性和流阻特性具有一定的影响。随着出流角度的增加,尾缘展向平均绝热冷却效率逐渐升高,对流换热系数逐渐降低,流动阻力略有减小。出流面积对尾缘流动换热的影响规律与其相似。(3)具有倒圆的粗糙肋尾发生打坏时,打坏程度越大,流动损失越大,气膜冷却效果越不理想;当扰流柱及内腔发生损坏时,尾缘的冷却效果显著降低;扰流柱群偏移对尾缘冷却效果的影响不大。