近年来,燃气轮机不断发展,在航空、发电、工业等方面均有着非常广泛的应用,对现代交通、军事等有着深远的影响。燃气轮机技术,目前已成为衡量国家科技水平和综合实力的重要指标。冷却技术已经成为燃气轮机设计的关键技术,对气膜冷却技术的研究,推动了燃气轮机的发展。气膜冷却的研究主要包括实验研究和数值模拟两方面,气膜冷却的实验研究结果为理论和计算提供了必要的数据,先进的测试技术可以提供研究气膜冷却流动现象的重要信息。激光诱导荧光技术运用于流体实验中,可以对流场进行可视化显示和非接触式测量。在气膜冷却研究背景下,PLIF方法对实验中使用的示踪剂有一定要求。本文对多种有机分子的荧光特性进行了研究。结果表明丙酮的荧光特性满足实验需求,易于加入待测气体且较为稳定,安全性能较好。本次试验中可以选择丙酮作为平面激光诱导荧光(PLIF)的试剂。另一方面,结合甲苯的荧光特性,提出了多组分激光诱导荧光技术,即在射流气体和主流气体中分别加入不同的示踪剂,如甲苯和丙酮,两种示踪剂荧光波段完全分离,有可能可以实现对主流和射流流动同时进行显示,这对理解掺混的瞬态过程很有帮助。PLIF测试方法还需要专门的光学测试平台,本文设计了包括小型光学风洞和示踪剂加入装置的掺混特性试验平台,并结合具体装置对PLIF方法在本实验平台的可靠性进行了实验测试。在上述实验的基础上,本文采用丙酮PLIF方法在掺混特性实验平台上对具有实际尺寸的气膜孔的试验件上的气膜冷却进行了可视化测试。结果显示出气膜很多流动、掺混特征,也可以间接反映出近壁面处和流场中由湍流、漩涡等引起的变化,结果与许多现有的研究工作结论一致,证明本测试方法具有合理性。在此基础上,运用丙酮PLIF技术对气膜覆盖的完整性和贴壁性进行了研究。得出在射流速度与主流速度接近的工况下,气膜完整性和贴壁性最好。表明本文中的测试方法实验结果可以直接为气膜冷却设计评估提供参考。在实验的基础上,本文对实验中的实验段进行了几何建模和网格划分,通过数值计算得出了实验中三种工况下的气膜冷却模拟结果。将计算结果与实验结果对比,两者有相同的变化趋势。实验结果还为文中使用的数值模拟方法提出了改进的可能。