【Ziel】 Traditionelle zylindrische Gasfilmöffnungen weisen bei hohen Blasverhältnissen einen schnellen Leistungsabfall der Kühlung auf, welcher durch die Gestaltung der Öffnungsform verbessert werden kann. 【Methode】 Mithilfe der Reynolds-gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen (RANS) wurde eine numerische Analyse der Kühlleistung von Stufen-Gasfilmöffnungen durchgeführt und mit zylindrischen Gasfilmöffnungen verglichen. 【Ergebnisse】 Die Ergebnisse zeigen, dass: Im Gasfilm-Kühlmodell auf der ebenen Platte ist die Kühlleistung der Stufen-Gasfilmöffnungen besser als die der zylindrischen Öffnungen, insbesondere bei hohen Blasverhältnissen R_B=1,0 und R_B=1,5, wobei die Kühlungseffizienz der Stufenöffnungen im Vergleich zu den zylindrischen über 100 % steigt und der Wärmeübergangskoeffizient an der Kühlwand niedriger ist, was die Wärmemenge wirksam reduziert; die Kühlleistung der Stufenöffnungen mit steigender Öffnungslängen-Verhältniszahl R_L zunächst abnimmt und dann wieder zunimmt, sowie mit steigender Öffnungsdurchmesser-Verhältniszahl R_D kontinuierlich ansteigt; Bei der Kühlung der Vorderkante der rotierenden Schaufel verbessert die Stufenöffnung im Vergleich zur zylindrischen Öffnung die Kühlleistung am Schaufelkörper und an der Schaufelspitze um 17,5 % bzw. 17,0 %, und die Maximaltemperaturen am Schaufelkörper und an der Spitze sinken um 24,7 bzw. 14,1 K; Im Vergleich zu den zylindrischen Gasfilmöffnungen verteilt sich die Kühlungseffizienz des Schaufelkörpers und der Spitze unter der Wirkung der Stufenöffnung an der Vorderkante gleichmäßiger. 【Fazit】 Die Forschungsergebnisse können als Leitfaden für die Anwendung von Stufengasfilmöffnungen im Kühldesign von Gasturbinen-Schaufelstrukturen dienen.

Stufengasfilmöffnungen; Kühlcharakteristik; rotierende Schaufel; Vorderkante; numerische Untersuchung