涡轮外环块作为隔绝高温燃气冲刷、保持机匣结构完整性的重要部件，其冷却结构设计直接关系到发动机工作的可靠性。本文以某型发动机高压涡轮外环块为研究对象，利用数值模拟和试验研究相结合的方法，对涡轮外环块冷却结构的内部流场结构、压力损失、燃气侧表面温度和气膜绝热冷却效率展开了分析，重点研究了复杂冷却通道中冷却空气的运动特征、涡轮外环块燃气侧气膜绝热冷却效率随吹风比、气膜孔直径、气膜孔排布方式等参数的变化规律。论文首先利用三维数值模拟方法，针对某型发动机高压涡轮外环块的基准冷却方案开展的计算，获得了典型设计状态下外环块复杂冷却结构中的空气运动特征，得到了典型冷却单元的流动损失参数。同时考虑涡轮叶尖间隙泄漏流所导致的燃气运动方向偏转，进一步研究了高温燃气进气角度对燃气侧气膜覆盖及冷却效果的影响。研究中发现，高温燃气进气角度显著影响了外环块燃气侧的气膜出流特征，在基准设计方案中燃气为负-60°偏角进气获得面平均绝热气膜冷却效率最高。在此基础上，重点针对燃气侧气膜冷却结构，利用了正交工况设计法，计算了气膜孔直径、孔流向间距、孔展向间距等参数综合影响下的气膜绝热冷却效率。计算结果表明，在吹风比M<2时，孔径0.8mm，孔展向间距（S）为7mm、孔流向间距（P）保持不变，间隔排布方式冷却结构的平均绝热冷却效率最高。而对于吹风比M=2.0时，孔径0.6mm，孔展向间距保持不变，孔流向间距为7，间隔排排布的冷却结构平均绝热冷却效率最高。正交试验结果的敏感性分析说明在计算工况范围内气膜孔直径是影响气膜平均冷却效率的主要因素，而气膜孔展向间距仅次之，而气膜孔弦向间距在本文研究的工况中影响最小。在数值模拟的基础上，本文针对外环块燃气侧的气膜冷却结果开展了试验研究。重点分析了气膜孔平均流量系数Cd随吹风比M（0.6～2.0）、主流雷诺数Re∞（150000～250000）、气膜孔雷诺数Rej（5000～13500）等参数的变化规律。试验中发现主流、气膜孔雷诺数不变时，流量系数随着吹风比的增大而增加，当吹风比较大的工况下该趋势逐步减小。研究结果表明吹风比显著影响了气膜孔的流量系数，而气膜孔雷诺数的影响相对较小。