驻涡燃烧室具有结构简单、质量轻、燃烧稳定性强、燃烧效率高、NOx排放低以及总压损失低等优点。本文的工作主要是对第一代驻涡燃烧室在不同驻涡腔进气参数、使用甲烷燃料在不同工况下以及增加前钝体燃料喷射的条件下进行了燃烧性能与流动特性的数值模拟研究与分析。1.为了研究驻涡燃烧室在不同驻涡腔进气参数下对燃烧室流动特性以及燃烧性能的影响,在驻涡腔气体喷射总量固定的条件下采用三维数值模拟仿真的方法进行了数值模拟计算。驻涡腔进气参数包括:(1)后钝体进气喷射角度,(2)燃料与空气的喷射孔径,(3)主流进气速度。计算结果表明后钝体喷射角度与喷射方向对驻涡腔内漩涡结构有很大的影响,喷射角度为负方向会提高驻涡腔内漩涡强度和燃烧性能;喷射角度为正会产生多漩涡结构。此外,燃料与空气喷射孔径的减小可以加强驻涡腔内燃烧性能;主流进气速度的提高可以提高驻涡腔内漩涡强度与稳定性。2.为了进一步研究驻涡燃烧室使用甲烷燃料以及在燃气轮机燃烧室进气条件下的燃烧性能,采用三维数值仿真模拟的方法,针对不同工况下的燃烧室燃烧性能以及污染物排放性能进行了数值仿真分析。结果表明驻涡燃烧室使用甲烷燃料在在不同工况下具有良好的燃烧效率与较低的总压损失。此外,燃烧室氮氧化物排放指数随燃烧室主流当量比的增加而提高;当燃烧室主流当量比固定时,主流进气速度以及驻涡腔当量比对燃烧室氮氧化物排放指数影响较小。3.为了进一步研究驻涡燃烧室在增加前钝体燃料喷射条件下的燃烧性能,利用三维数值仿真模拟的方法,针对驻涡燃烧室前钝体燃料喷射状况下的燃烧效率以及燃烧室性能与无前钝体燃料喷射条件下的燃烧性能进行了系统的研究。数值仿真结果表明,前钝体顶部燃料喷射在0.2-0.7的喷射系数范围内,优化了燃烧室出口温度分布,提高了燃烧室在相同轴向长度下的燃烧效率同时对总压损失影响较小。此外,研究结果表明驻涡燃烧室前钝体顶部燃料喷射孔的孔径在一定范围内的变化对燃烧室的燃烧效率、出口温度分布以及总压损失影响较小。