现代燃气涡轮长期处于高温高压的工作状态,对涡轮材料,冷却效率,传热控制提出了严峻的考验。为了避免涡轮动叶与机匣的摩擦,在动叶叶顶与机匣之间通常会留出1%-2%叶片高度的间隙,由于间隙两侧存在压差,压力面流体会在横向压差的作用下流向吸力面形成泄漏涡,泄漏流流速高,边界层薄的特点使得叶顶产生很大的掺混损失以及很高的传热系数,这对涡轮气动性能以及传热特性是很不利的。因此,对涡轮叶顶的流动与换热进行分析并找出高损失以及高换热区域然后对其合理控制是十分必要的。本文基于FLUENT,运用数值模拟的方法深入研究了叶顶结构对叶顶流动现象以及叶顶换热规律的影响。首先研究了平翼宽度对涡轮叶顶性能参数的影响,研究结果发现随着平翼宽度的增加叶顶两侧驱动压差降低,泄漏涡核心区的总压损失系数下降,叶顶平均换热系数降低,但是泄漏质量流量基本保持不变。其次,分析了五种不同的叶顶结构对涡轮气动性能与传热特性的影响,研究发现凹槽式以及肋条式叶顶会在顶部形成后台阶涡、凹槽涡和泄漏涡。其中,后台阶涡能显著降低泄漏流量以及出口总压损失系数,凹槽涡会增加叶顶当地最高换热系数,泄漏涡会造成严重的总压损失。最后研究了肋条高度与宽度对叶顶流动与换热的影响,研究发现增加肋条高度能明显增强后台阶涡以及凹槽涡,在一定范围内增加肋条高度会降低出口总压损失系数以及泄漏质量流量,但是当肋条增加至一定高度时叶顶泄漏质量流量不变,叶顶最高换热系数随着肋条高度的增加先增加后减少;增加肋条宽度会削弱后台阶涡以及凹槽涡强度,随着肋条宽度的增加叶顶泄漏质量流量增加,出口总压损失系数基本保持不变,叶顶最高换热系数下降。