为了提高当代先进燃气轮机总体循环热效率,涡轮前温和压气机增压比正在逐渐提高。这将导致涡轮叶片工作温度远高于其材料安全工作范围,有效进行叶片冷却显得尤为重要。为了突破这些限制,研究高效冷却技术势在必行。冷却空气加入水滴喷雾微粒两相流冷却便是研究热点之一。水滴喷雾微粒/空气强化换热机制如下：水滴蒸发过程中气化潜热吸收大量热量；水滴和气化后水蒸气拥有远高于空气的大比热容。本文主要针对对流换热冷却叶片和气膜冷却叶片冷气进口向冷却空气中加入水滴喷雾微粒后气液两相流强化换热特性进行研究：1.利用mark-Ⅱ高压气冷涡轮实验叶栅对CFD气热耦合程序进行数值仿真准确度验证,分析湍流模型、转捩模型对计算结果准确度的影响,进行流场和叶片传热分析；在CFD数值程序准确度判定的基础上,对有无耦合、冷却、改变叶栅入口总温、湍流强度Tu、攻角对气动和叶片传热的影响进行分析。2.在mark-Ⅱ型叶栅试验基础上,通过叶片对流冷却通道进口冷却空气加湿来研究加湿前后冷却强化性能,包括冷却通道水滴微粒气化水蒸气含量分布、叶片表面温度分布等。其次将mark-Ⅱ型改型为气膜+对流复合型冷却叶片,通过叶片冷却通道进口冷却空气加湿来研究加湿前后冷却强化性能。3.针对C3X型多排气膜冷却叶片进行气液两相流冷却强化换热性能研究,通过对前缘、压力面和吸力面三个气腔进口冷却空气加入水滴喷雾微粒来研究加湿前后冷却强化性能。通过改变加湿水滴喷雾／冷却空气质量比、加湿水滴微粒直径、主流燃气入口攻角、燃气初温、液滴壁面边界条件研究气化水蒸气在整个叶栅通道含量变化、金属叶片表面温度分布变化、金属叶片50%叶高横截面温度分布变化,金属叶片50%叶高表面温度和气膜冷却效率曲线变化。