为了在限制冷空气消耗的情况下提高涡轮叶片的综合冷却性能，在叶片冲击冷却的目标表面引入不同的肋、突起和凹坑，并利用耦合传热分析内部结构变化对内部传热性能、冲击孔和气体膜孔流量系数的影响，最后得出了叶片的整体冷却性能受内外传热性能的制约，总结了叶片优化的思路，可用于指导叶片设计。结果表明：冷却结构的引入会阻碍横流的发展，增加冲击孔的流量系数，增强流场的扰动，从而强化内部传热，但会降低气膜孔的流量系数，恶化外部气膜冷却。强化内部传热和削弱外部气膜冷却的综合作用降低了叶片的外壁温度。相比之下，肋片的作用比凸出/凹坑的作用更强，肋片之间凸出/凹坑的排列有利于进一步加强热交换。在降低冷空气消耗1.19%~1.81%的条件下，扰流直肋＋坑结构的综合冷却效率提高了1.96%~4.09%，是最佳结构。