透平叶片的冷却是透平设计的关键技术，传统的冷却结构和布局方式难以解决透平叶片冷却的非均匀性问题。针对外部冷却的热负荷性空间差异，全自由度离散排布的气膜冷却设计可以精准地冷却局部高温区，实现冷气的充分利用。针对内部冷却结构传热、压损协同性不足的问题，自组织通道冷却有助于实现更精准的流动引导、涡流调节和全局冷气量分配，提升冷却效率并降低压损。本项目分别从离散气膜冷却和内部自组织结构冷却出发，开展传热实验与数值模拟的研究，探索全离散气膜冷却与自组织几何的冷却技术。

项目的总体目标是完成离散气膜冷却和内部自组织通道冷却的传热实验与数值模拟，进行比对分析，构建完整规范的数据集，筛选出冷却性能较优异的结构。针对离散气膜冷却，根据给定的涡轮静叶，在其表面布置离散气膜孔，得到多个叶片模型，分别进行传热实验和数值模拟，获取表面的温度场和冷效分布。针对内部冷却，完成叶片蛇形通道多种自组织结构的数值模拟与传热实验，验证不同自组织结构冷却性能的优劣，分析自组织结构对内部流场和涡系的影响。

项目分别完成了气膜冷却和自组织结构冷却实验台的搭建。对于气膜冷却，根据给定的涡轮静叶，布置了4种气膜孔的排布方式，分别在吹风比为0.5至2的范围内选取了多种工况进行传热实验和对应的数值模拟，获取了叶片表面的温度和冷效分布。对于内部自组织冷却，通过算法生成不同结构的蛇形通道，并利用批量数值模拟的方法筛选出了3种结构，分别测量了4种工况下的均温、总体努塞尔数、压损系数等，并且与数值模拟的结果进行了比对分析。