涡轮分层次优化设计体系的提出,使得已十分成熟的准三维设计体系再次体现出重要价值,S2流面计算程序作为其核心组成部分,成为影响整体设计工作效率的重要因素之一。现代高温燃气涡轮中大量的冷气排放显著地影响着叶栅气动性能,其中以气膜冷却对叶栅气动性能影响最为显著。这将明显影响S2流面程序的预测精度,因此在新的设计环境下继续完善S2流面程序是非常有必要的。本文首先回顾了涡轮冷却技术和气动设计体系的发展历程,对涡轮内部流动损失机理、典型涡轮损失模型和冷燃掺混损失相关研究进行了阐述。然后对S2流面程序计算原理和程序中冷气掺混模型进行了说明,并从改进冷气源分布、控制冷气排放角度和考虑冷气排放对主流燃气热力性质影响三个方面对原S2流面程序提出了修正方案。最后,本文结合掺混层概念、经典掺混损失模型的设计思想和S2流面特点,通过理论推导建立了一种适用于S2流面计算程序的掺混动能损失计算方法,同时还将前苏联热工研究所根据实验数据建立的掺混损失计算方法添加到S2程序中。两台大冷气量涡轮的S2和CFX计算结果对比表明:该S2程序原有损失模型通用性较差,本文提出的改进能够明显增大S2程序预测的流量和功率,参数预测精度略有提高,但对参数沿叶高的分布影响不明显。