本文基于某型发动机总体性能要求，进行燃烧室的设计，通过数值模拟研究优化燃烧室的结构，并通过数值模拟结果验证燃烧室的性能。文中通过燃烧室总体的设计计算，确定燃烧室的流量分配和火焰筒结构参数，进行火焰筒结构的设计。重点对火焰筒头部结构进行设计研究，分别设计出常规和新型两种三级旋流杯头部结构。通过数值模拟研究优化头部结构的设计，结果表明：外套筒出口角会影响头部气流结构，两种头部均宜采用45度的出口角；中套筒长度也会影响到头部气流结构，对于常规和新型头部，分别适宜采用6mm和4mm的长度。对于新型头部，蜗壳旋流器气流通道长度会影响蜗壳旋流器内部流动特性，适宜采用540度的通道长度；气流挡筒出口形状对头部气流结构也有影响，适宜采用圆弧型出口。对于采用常规头部的燃烧室，比较了火焰筒开孔排布结构对燃烧室性能的影响。文中分别对三种主燃孔及掺混孔的排布结构进行了数值模拟研究，结果表明，主燃孔排布会影响头部的气流结构和火焰筒内的温度分布，内外环道宜采用2-3非正对结构；掺混孔排布会影响燃烧室的掺混区特性和出口温度场，内外环道宜采用3-4不同孔径结构。对于优化结构燃烧室，通过数值模拟结果来验证其性能，包括燃烧室的压力损失、燃烧效率、出口温度场和污染物排放等，结果表明，两种头部燃烧室均能满足发动机总体性能要求。在数值研究过程中，对燃烧室内流体的热物性参数进行了合理设置，提高了计算结果的可信度。