涡轮外环位于涡轮动叶上方并嵌在涡轮机匣上,起到保护发动机机匣免受高温流场侵蚀和减少泄漏流损失的作用。随着发动机性能的不断提升,涡轮前入口温度不断提高,涡轮外环冷却结构需要不断改进。涡轮外环块燃气侧表面存在梯形沟槽,对冷气在沟槽表面分布存在一定影响。为提供合适的冷气流量并使冷气在梯形沟槽表面合理分布,本文利用数值模拟和试验相结合的方法研究了气膜孔偏转角对梯形沟槽表面气膜冷却效率和换热系数的影响,分析了偏转角和倾角对流量系数的影响。流量系数试验结果表明:由于主流覆盖效应,孔内边界层流动损失、入口损失和出口突扩损失等综合影响,随着吹风比的增加,气膜孔流量系数在小吹风比时迅速增加,当吹风比上升到1时,上升速度明显降低并且流量系数最终稳定在0.8左右。当吹风比为0.3和0.5时,倾角对气膜孔流量系数影响较小;当吹风比大于0.8时,流量系数随倾角从20°到90°呈波动上升趋势;随偏转角从20°上升到150°,流量系数先上升再减小,在90°时流量系数值最大。气膜冷却试验结果表明:偏转角为30°时,气膜冷却效率展向分布较窄,沿主流下游方向呈条状分布;随着吹风比的增加,气膜冷却效率沿流向分布的距离变长;在大偏转角时,大吹风比下的气膜冷却效率好于小吹风比下气膜冷却效率。偏转角在60°～90°之间时,0.8吹风比具有较好的气膜冷却效率;随着吹风比的增加,换热系数先增加后减小;对于各偏转角模型,0.8吹风比较其它吹风比具有更高的换热系数;大吹风比时,大偏转角具有较高的换热系数,小吹风比时,60°～90°偏转角模型具有较大的换热系数。数值计算结果表明:吹风比为0.3和0.5时,冷气主要沿沟槽内流动;冷气覆盖范围主要为与气膜孔相邻的两侧沟槽内;偏转角等于90°时,冷气在梯形槽齿顶覆盖距离更长;偏转角大于等于90°时,冷气展向扩展性增加;偏转角在60°～90°之间时,气膜冷却效率较其他偏转角高。