在航空发动机/燃气轮机燃烧室中,燃料喷嘴在周向的分散布置以及燃烧室内衬壁面大量的稀释和冷却气流使喷嘴下游主燃区燃气温度明显高于壁面附近流体温度。热斑使燃烧室出口温度场的分布显著不均匀,通常用周向温度分布系数(overall temperature distribution factor; OTDF)和径向温度分布系数(radial temperature distribution factor; RTDF)来表示燃烧室出口温度场的非均匀程度。
燃烧室出口热斑直接冲击下游燃气涡轮静、动叶片壁面,会对涡轮内流结构、叶片金属温度和叶片壁面对流传热特性产生显著影响,主要表现在降低涡轮效率、显著增加叶片局部热负荷及其叶片表面热负荷分布的非均匀性等方面,使叶片气动和冷却设计难度增加,需要解决热斑最高温度对下游叶片产生的不利影响。在低氮氧化物旋流燃烧室中,旋流器产生的强烈掺混使燃烧室出口热斑的径向畸变程度降低,但却使叶片端壁热负荷增加,使端壁冷却难度增加。热斑的影响通过在涡轮叶片的气动、传热和冷却设计过程中在涡轮进口施加一个径向的温度场剖面来加以考虑,并需要考虑随热斑产生的总压场和速度场的非均匀性所带来的影响,且必须在实际燃气轮机设计中针对具体情况进行具体分析。燃烧室-涡轮的一体化设计可以更好地将热斑影响纳入燃烧室-涡轮的设计体系。