针对改进姊妹孔在吹风比为0.5、1.0、1.5、2.0情况下的温度场、流场以及冷却效率分布作了数值研究,模拟结果与圆柱孔和传统姊妹孔进行了分析比较。结果表明与圆柱孔和传统姊妹孔相比,改进姊妹孔形成了附加漩涡对,与反向漩涡对相互作用,抑制了冷却气流被反向漩涡对的抬升并且增强了冷却气流的扩散,提高了冷却气流的贴壁性,增大了冷却气流的展向扩展范围;与传统姊妹孔相比,在低吹风比条件下,改进姊妹孔提高了气膜冷却效率约(10~20)%,在高吹风比条件下,改进姊妹孔提高了气膜冷却效率约(20~35)%。

通过改变气膜孔出口槽的位置和形状，在吹风比M=0.5、M=1．0和M=1.5的条件下，对5种不同结构的气膜孔平均冷却效率进行了数值模拟研究，结果表明横向槽能够显著地提高气膜孔的平均冷却效率。

为了研究某航空发动机高压涡轮动叶吸力面的气膜冷却特性,通过数值模拟的方法,采用SST k-ω湍流模型,分析了高压涡轮动叶在静止和旋转条件下,吸力面气膜冷却效率的影响规律。结果表明:在静止条件下,相同主流湍流度时吹风比对吸力面气膜冷却效率影响显著,冷却效率随着吹风比的增大而减小;在小吹风比下,气膜冷却效率随着主流湍流度的增大而减小;在大吹风比下,气膜冷却效率随着主流湍流度的增大而增大。在相同湍流度和转速下,随着吹风比的增大,气膜向高半径偏转程度减小;在相同湍流度和吹风比下,随着转速的增大,气膜沿流向上的气膜覆盖面积减弱。优化结构的扇形气膜孔对叶片吸力面具有更好的冷却效果。

基于冷气喷射模型的验证结果,对冲角分别为0°、15°和-15°三种条件下的叶片前缘3排孔气膜冷却特性进行了三维环形叶栅数值模拟。在吹风比等于1.0时,详细分析了叶片型面静压和气膜冷却效率的分布特征。分析结果表明,冲角的变化使叶片前缘滞止线位置发生偏移,且对叶片前缘静压差产生了很大的影响。相对冲角0°时的情况,当冲角为15°时,叶片吸力面冷却效果增强,压力面冷却效率值降低;当冲角为-15°时,吸力面侧冷却效果减弱,压力面侧冷却效率值升高。