燃气轮机由于其优良性能,被世界各国广泛应用,国际上对燃机的污染物排放标准也越来越严格,如何在不降低燃气轮机性能情况下减少污染物排放成为该领域重要的研究方向。燃烧室作为燃气轮机重要的核心部件,其总体性能直接影响燃机整机质量水平,同样也是降低NOx等污染物排放的主要研究对象。经过多年的发展,燃烧室低排放技术日趋成熟,贫油直喷技术(LDI)因为超低的排放与稳定的性能,在众多低排放技术当中占据着相当重要的地位,受到各国学者的重视与推崇,具有极好的发展前景。本文以径向分级低排放燃烧室为研究对象,完成单头部LDI燃烧室的零维设计到多头部燃烧场分析的过程,着重研究燃烧场与燃烧室结构参数之间的关系和不同阵列形式对燃烧场的影响。主要的研究内容如下:(1)根据经验公式对研究对象进行零维结构设计,包括环形燃烧室总体尺寸、单头部结构尺寸、多点喷射布置形式等内容的计算分析。(2)根据燃烧室流场形式与温度场分布情况对燃烧场进行分区,划分整个燃烧场的一维化学网络模型(CRN),采用微元法计算各分区的有效体积与特征长度,确定燃烧室流量分配,优化燃烧室结构。最终确定了由旋流器进入主燃区参与燃烧的空气量为75%,冷却空气量为25%。(3)分析单头部LDI燃烧室旋流器旋流数对燃烧场的影响,采用封闭隔离的方式读取回流区体积大小,建立回流区体积、阻力损失与旋流数的关系式,得到了回流区体积与阻力损失随旋流数增大而增大的结论。(4)将LDI单头部结构阵列到环形燃烧室上,建立了多点喷射燃烧室简化模型,分析了不同旋流器旋向和文氏管间距对燃烧场性能的影响。结果表明,旋流器旋向和文氏管间距对燃烧室出口平均温度和最大温度没有显著的影响,外围相邻旋流器旋向相反的C方案比其他两种方案的NOx排放更低;随着文氏管间距的增加,NOx排放呈现先增加后减小的趋势,这是由于旋流器紧凑程度和壁面阻挡引起的结果。