航空发动机涡轮叶片高效冷却技术是降低叶片温度，维持叶片正常工作，确保发动机性能和安全的关键需求。涡轮叶片内部冷却技术主要通过在内冷壁面上布置各种形式的扰流结构，其强化换热思路是破坏边界层，促使其重新发展，充分利用流动进口效应，达到强化换热的目的；或者是通过诱发流向涡系或截面横向涡系，强化冷热流体掺混，实现强化换热。现有内冷结构普遍具有尺度单一、排布规则、周期布置等特点，换热性能的提高往往以牺牲流动性能为代价，使得综合冷却效果提升有限。

为克服限制涡轮叶片内部冷却性能提升的瓶颈问题，团队率先提出内冷结构多级设计新概念。基于多级设计思想，对多种典型肋化结构进行改进优化。研究表明，考虑多种肋化结构，多级设计相比传统设计可在轻微损失换热性能的基础上，实现流动减阻50%以上，使得综合冷却性能提高超20%。研究进一步验证了多级设计的有效性和普适性，开创了对流换热单元流动减阻的新思路。相关研究成果，在传热领域Top期刊International Journal of Heat and Mass Transfer上发表，论文题目为“Performance evaluation with turbulent flow and heat transfer characteristics in rectangular cooling channels with various novel hierarchical rib schemes”的研究论文。华北电力大学工程热物理研究中心郑少飞老师为第一作者，硕士研究生刘国庆同学为第二作者，北京航空航天大学李海旺教授和瑞典隆德大学Bengt Sunden教授为合作作者，王晓东教授为通讯作者。

论文研究成果发展高效低阻的涡轮叶片内部冷却技术，提升航空发动机性能提供了有益参考。研究工作得到了工信部LJ基础科学重点项目、国家自然科学基金 (No. 52006064)、国家自然科学基金重点项目(No. 51936004)、北京市自然科学基金（No. 3222043)、国家自然科学基金 (No. 52006068)和中央高校基础研究基金(2023JG006)资助。此外，该工作还受到科技部国家高端外国专家项目的支持。