燃烧室的工作情况直接决定涡轮进口参数和整台机组的性能参数,故燃烧室的合理设计尤为重要。然而传统的燃烧室设计主要是靠经验和半经验公式的方法，不仅研究周期长,而且成本较高，故本文研究讨论了一种新型的燃烧液体燃料的燃烧室快速设计方法，为燃气轮机燃烧室的设计提供了一种新的思路。本文首先利用Chemkin软件进行燃烧室一维特征长度计算，再利用Fluent软件进行燃烧室三维周期性拓展设计，并在此基础上进行三维全尺寸校核。并且利用Chemkin软件对最终设计的燃烧室出口NOx排放情况进行分析。在利用Fluent进行燃烧室三维数值计算时，采用Realizablek ε双方程湍流模型，快速反应简化PDF燃烧模型，采用颗粒群轨道模型来描述液相油滴的运动轨迹和变化历程。对控制方程采用迎风的差分格式进行离散，壁面处理采用标准壁面函数法；采用SIMPLE算法求解离散方程。本文利用Chemkin软件进行一维设计时，先构建了液体燃料燃烧室的初步化学反应器网络并以此确定最佳空气配比，然后再借助微元法最终得到火焰筒的有效反应长度。在进行燃烧室的三维周期性拓展设计时，根据Chemkin得到的一维特征长度参数，并对全尺寸的回流式环管型燃烧室进行周期对称简化，在只取一个火焰筒进行模拟的前提下，再对其取十分之一进行模拟，最终得到燃烧室全尺寸设计所需要的数据。最后在进行三维全尺寸校核时，根据之前计算得到的燃烧室特征参数，建立了全尺寸的燃烧室模型。然后运用Fluent软件，基于火焰筒壁面绝热的计算工况，对燃烧室的性能进行分析。最后再利用Chemkin针对最终设计的燃烧室的流场构建详细的化学反应器网络，算出其准确的出口NOx排放。另外，文中还针对各种湍流燃烧模型进行了分析对比，发现不同的湍流燃烧模型各自模拟的优缺点。本文整个研究过程表明，双级旋流器采用反向旋流，两级旋流角均为45度的情况燃烧效果更好；当两级旋流器面积比为1.49：1时，回流区边界要较小较短一些，然而对本燃烧室燃烧更有利；在湍流燃烧模型的对比中发现，ED与EDC模型均过高的估计流域的最高温度，而PDF与SFM模型模拟效果更好，不过由于SFM模型反应机理复杂，故本文均选用PDF燃烧模型模拟。本文的设计思路对于以后的燃烧室模拟具有一定的借鉴意义。