为进一步提高航空发动机热效率和输出功率，涡轮前燃气进口温度随着推重比的增加而不断升高。作为航空发动机典型热端部件的涡轮叶片，其承受的热负荷也随之大幅增加。受限于材料耐温水平，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。当前，通过不断优化和改进扰流肋片构型式和布局，内冷通道的流动换热性能已经得到了极大的提高，然而，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冷通道冷却性能的瓶颈问题，团队率先提出提出内冷结构多级设计的新概念。基于多级设计思想，对内冷通道扰流结构进行改进优化，开创了流动减阻和强化换热相结合的新思路，实现综合冷却性能的大幅度提升。考虑节距比、通道纵横比、流动进口效应和侧壁效应等多重影响因素，基于多级设计的肋化通道仍然表现出优异的减阻性能。

相关研究成果，在传热领域权威期刊Applied Thermal Engineering上发表题目为“Fluid flow and heat transfer in a rectangular ribbed channel with a hierarchical design for turbine blade internal cooling”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，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。

该工作得到了国家自然科学基金重大项目(No. 52090062)、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(No. 2021MS050)资助。此外，该工作还受到科技部国家高端外国专家项目（文教类，No. G202124007L）的支持。