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提高燃气轮机的燃气初温，从而提高燃气轮机的工作效率是发动机研究的主要方向之一。为了让涡轮叶片能在尽可能高的初温下正常工作，势必要对其进行冷却。本文根据涡轮叶片尾缘气膜冷却设计的要求，对尾缘的冷却结构——偏劈缝的流动与换热进行了实验研究。
根据实验要求，建立了包括半封闭式加热系统和冷风系统的双系统实验风洞: 根据实验流动特性，制作了用于测量小空间范围内局部流速的双针管测速探头以及与之配合使用的在测试段外侧有机玻璃板上设计的三维可滑移装置和三维定位仪。
建立了涡轮叶片尾缘冷却结构——偏劈缝模型，该模型为一楔形通道，其楔角为10°,通道内布置有三排扰流柱，排列方式为叉排，且离偏劈缝最近的一排扰流柱的每一个均分别正对偏劈缝的一个孔缝。为使偏劈缝各孔缝尽量得到均匀的风速，在试件的两端均开设有冷风进口。
实验中对偏劈缝下游的流场及尾缘的温度分布特性进行了测定。对流场的测量是利用双针管测速探头进行的。以吹风比的变化作为一个例子研究了偏劈缝孔缝下游平行于板方向与垂直于板方向的速度分布特性；另外对于不同工况，通过偏劈缝栅隔下游出现负动压点的个数分析了栅隔下游涡流范围的变化情况。
对叶片尾缘温度特性的研究，包括尾缘冷气侧与热气侧的温度分布以及冷却气体在偏劈缝孔缝下游流动方向上的温度分布。影响尾缘温度特性的参数主要有尾缘的长度(l/b)=4，5，6，7，8，9，10)，偏劈缝的长度与间距比α/c(α/c=0.4，0:45，0.5，0.55，0.6，0.65,0.7),偏劈缝的长宽比α/b(α/b=2.5,3,3.5,4,4.5,5,5.5),偏劈缝的出气角α(α=0°，2°，4°,6°,8°,10°)，吹风比M及冷却气流Reynolds数等。本文在上述参数中共选取了41种工况进行研究。其中,吹风比M的变化范围为0.7～1.44，本实验中所取值有: 0.7，0.77，0.81，0.91，1.04，1.18，1.44。冷却气流Reynolds数的变化范围为2.158×10<3>～6.085×10<3>。另外，主流Reynolds数变化范围为1.104×10<5>～3.222×10<5>。结果表明: 尾缘冷气侧与热气侧温度在叶高方向上基本呈对称性分布，且对称轴在尾缘中间位置；尾缘热气侧的温度高于冷气侧的温度少许；由于冷却气体的作用，偏劈缝孔缝下游的温度要低于栅隔下游的温度: 尾缘温度最高点在尾缘热气侧靠近尾端的地方。
为说明气膜对叶片尾缘的冷却作用，在上面各影响参数下还研究了反映尾缘实际冷却情况特性参量: 冷却效率和平均冷却效率。结果发现: 尾缘上冷却效率值最小的点并不在尾缘尾端，而是在热气侧靠近尾端的地方。针对尾缘上的最小冷却效率问题，研究了不同几何参数及流动特性等不同工况对最小冷却效率的影响。结果表明，随着尾缘长度的增加，尾缘上最小冷却效率减小；随着偏劈缝长度与间距比的增大，最小冷却效率也逐渐增大；而当偏劈缝的长宽比减小时，最小冷却效率却增大；对于偏劈缝出气角对最小冷却效率的影响，当出气角α为0°时，尾缘最小冷却效率值最大,随着口的增大，最小冷却效率呈波浪式变化，但总体呈下降趋势；最小冷却效率与吹风比的关系近似成正态分布，且最大值点约在M=0.8处，而与冷却气流Reynolds数近似成指数关系。最后还分别得出了尾缘偏劈缝孔缝与栅隔下游最小冷却效率以及平均冷却效率等随l/b，α/c，α/b，α，M，Re的变化关系，对数据进行拟合得出了相应的实验关联式。
针对本实验中涉及剑的倾斜角为10°的楔形通道，本文对楔形通道的流动与换热进行了稳态湍流三维数值模拟。研究了叶片尾缘压力面与吸力面的楔角对流动与换热的影响。研究中，Reynolds数的取值范围为1.0×10<4>～1.0×10<5>。最后得出：平行通道的传热性能最佳，通道压力损失最小；除平行通道外，8～12°有一个最佳点，而实际叶片的楔角正好是在10°左右。