在燃气轮机的设计中通常采用旋流入流的方式,通过旋流器可以在燃烧室上游产生中心回流区从而使燃料充分混合并提高燃烧中火焰的稳定性。但旋流入流的湍流流场中存在着如进动涡核、涡旋破碎等相干结构,并且在不同工况下还伴随着不同火焰结构的产生与转变。所以在燃烧室设计初就需要先通过对其燃烧状态进行数值模拟以及实验研究并进行分析改进。本文的工作为对课题组自行设计的双旋流燃烧器进行实验与模拟的研究,以LES大涡模拟研究为主,通过粒子图像测速技术（PIV）采集实验数据验证所使用网格以及湍流模型、燃烧模型的准确性,最后选择使用350万网格进行之后的模拟研究。文中研究了两种结构:1、宽100mm、高150mm燃烧室加100度旋转角、中心钝体4mm旋流器;2、宽120mm、高150mm燃烧室加120度旋转角、中心钝体2mm旋流器。对其分别进行了双旋流燃烧室内湍流贫燃预混燃烧的大涡模拟研究,分析其燃烧时的流场变化、火焰结构、涡旋等。在第一种结构中通过改变当量比和入流速度对比了四种不同的工况。研究表明在一定范围内随着入流速度和当量比的增加会导致IRZ空间位置向流场下游处移动。ORZ的位置变化视热释放带来的挤压效果以及工质膨胀加速效果的双重作用而定。燃烧室内IRZ的尺寸与旋流器结构有关,并受入流速度的影响,随着入流速度的增大其尺寸增大,但存在极限尺寸。OH质量分数和火焰面随着入流速度和当量比上升而增加。火焰形状呈现M型,主要是由于火焰碰壁导致拉伸系数K变大,火焰点燃ORZ区域燃料出现外侧火焰分支。四种工况下都有明显的螺旋涡结构,并在工况A和C中找到了流场中PVC结构的存在。涡旋强度与入流速度直接相关,涡量峰值呈环形区域,两个大尺度涡环的形成原因是内外旋流两侧剪切层作用,其涡环随着向下游的发展沿着径向尺寸扩大,强度降低直至最后的破碎。在第二种结构中选出模拟中出现火焰结构转变的工况并采用Q准则、POD、FFT等进行深入分析。得出结论:内外剪切层的存在直接影响着火焰结构,V型火焰结构下内外剪切层中的范围要大于M型火焰结构,因此火焰也更容易稳定在其中而受到两侧的剪切影响较小,内外剪切层的位置直接影响到了火焰结构。火焰结构受着内涡外涡的双重作用,并且剪切层中的内外涡旋脱落频率的不同影响了其涡旋数量的不断变化最终导致火焰结构的转化,由此可见火焰结构的转变与涡脱落模式有着重要的关系。转化过程伴随着波峰处频率的增大。并且V型火焰结构在趋于稳定后其时域图中表现出的压力脉动幅值更小并呈现周期变化,所以认为其是更稳定的一种火焰结构。