燃气轮机作为一种高功率、小体积的动力装置在航空、船舶等诸多工业领域得到广泛的应用。如何在提高燃气轮机燃烧效率的同时控制燃烧过程中污染物的生成,是目前燃气轮机研究领域热点问题之一。本文以燃气轮机燃烧室碳烟生成和排放规律作为研究课题,针对环形燃烧室碳烟的生成和排放问题展开深入研究。主要工作如下:首先,本文以燃气轮机CF6-80环形燃烧室作为参照机型,对其旋流器、扩压器、火焰筒等主要部件的结构组成进行设计并计算其主要参数,通过仿真验证了本文设计的雏形燃烧室气动规律和燃烧特性都能满足要求。然后,根据本文所设计的雏形燃烧室建立数学模型,在FLUENT求解器中选择Realizable K-ε湍流模型模拟湍流流动;拉格朗日随机轨道模型模拟燃油颗粒的随机运动;PDF非预混合燃烧模型模拟燃烧化学反应速率;求解过程采用SIMPLE算法和二阶迎风格式。最后,根据本文设计的雏形燃烧室以及建立的数学模型进行数值模拟研究,选用不同碳烟模型,不同功率等级,不同燃料进行了对比分析。结果表明,采用一步碳烟模型时碳烟生成和排放模拟结果更加准确;随着功率等级降低,燃料与旋流空气混合越充分,碳烟生成量明显降低;燃料的碳氢比影响碳烟的产生倾向性,高碳氢比的燃料产生的碳烟量更大。综上所述,本文对燃气轮机碳烟生成和排放规律进行了深入的理论分析,对燃气轮机环形燃烧室及其碳烟生成和排放规律进行了数值模拟研究,为进一步研究高效率低排放的燃气轮机提供了思路。