● 摘要
燃气涡轮中广泛使用气膜冷却，会带来附加的气动损失。因此有必要研究冷却对涡轮效率带来的影响。结合非冷却涡轮损失模型，进一步探索气冷涡轮损失的估算方法。
首先研究两个非冷却涡轮损失模型。采用数值计算三种叶型的平面叶栅气动损失，结合实验数据对比分析经验模型的差异。结果表明K-O模型和B-S模型对于较早设计的涡轮比较适用，和近期的涡轮叶型偏差较大。在设计攻角状态，K-O模型更适用，非设计攻角B-S模型更准确。叶栅出口超音速时，需要对K-O模型重新进行马赫数修正。
其次，选取GE公司E3发动机的第一级高压涡轮，数值模拟研究叶片纯内部冷却、纯气膜冷却、内外复合冷却对涡轮效率的影响。结果表明涡轮效率冷气量增加而下降，导叶冷却对效率的影响更大。导叶、动叶单独内冷时效率的减少量可以算术叠加。整级冷气量14.46%时，纯内冷效率降低0.484%，纯气膜冷却效率减少0.82%，复合冷却效率减少1.003%。
最后，采用熵分析法计算冷气掺混损失，结合不同的开孔位置、开孔数量的数值模拟结果，对比分析熵分析法的计算误差。进一步探讨了气冷涡轮效率的不同定义方式， Hartsel、MP、WP、FR四种效率的根本区别在于涡轮理想功的计算过程不同。熵增可以转换成涡轮效率（Hartsel效率除外）。导叶全气膜冷却时，由熵分析法计算的总熵增误差5.33%，转换成涡轮效率后相对误差在0.6%左右。