振荡燃烧是由于在燃烧时火焰热释放的脉动与燃烧室内声场之间互相作用耦合而产生的一种自激振荡现象。当燃烧室发生振荡燃烧时,强大的压力脉动可能导致燃烧室乃至整个发动机振动加剧,发出巨大的燃烧噪声,热负荷增高,从而影响发动机的性能,严重时使发动机部件遭到破坏和烧灼,同时也加剧污染物的产生。本文采用试验和数值模拟相结合的方法对贫油预混预蒸发(LPP)低污染燃烧室振荡燃烧机理开展研究,试验研究了不同工况下LPP燃烧室内的流场特性、声学特性以及火焰动态结构,并数值模拟了一种试验工况下的振荡燃烧过程。本文所开展的具体研究工作如下:1)使用二维粒子图像测速仪(PIV)对LPP燃烧室燃烧流场进行试验测量,分别试验研究不同进口空气流量、不同油气比对燃烧流场速度、脉动速度和雷诺应力分布的影响规律。试验结果表明:(1)冷态试验工况下LPP燃烧室中心纵截面出存在明显的中心回流区,而且贯穿整个观察区域,回流区面积远大于燃烧流场的回流区面积;(2)随着油气比的增加,回流区长度减小,但宽度变宽,气流速度增大,紊流加强,燃烧室内气流的脉动速度与雷诺应力也有所增加;(3)随着进口空气流量的增加,进气速度增大,而回流区长度变长,但宽度变窄,导致涡心之间距离减小,脉动速度与雷诺应力也有所增加。2)采用高频压力传感器配合NI数据采集系统对LPP燃烧室振荡燃烧过程中燃烧室内的压力脉动信号进行试验测量,分别试验研究不同进口流量、不同油气比对压力脉动信号的影响规律。试验结果表明:(1)冷态流场得到的由于实验室内压气机和供油系统而引起的LPP低污染燃烧室压力脉动主频在振荡燃烧时消失;(2)热态燃烧不稳定试验时,随着油气比的增大,振荡燃烧主频基本不发生变化,振幅逐渐增大;(3)热态燃烧不稳定试验时,随着进口空气流量的增大,振荡燃烧主频基本不发生变化,振幅也逐渐增大。3)使用高速摄影仪对LPP燃烧室振荡燃烧过程的火焰动态结构进行试验测量,分别试验研究不同进口流量、不同油气比对火焰动态结构的影响规律,并提出了一种基于快速傅里叶变换的图像处理方法来探寻LPP燃烧室振荡燃烧产生的机理。试验结果表明:(1)LPP燃烧室发生振荡燃烧时火焰结构发生明显变化,并且基本保持着火焰面积由小到大,再由大到小的周期性变化规律。(2)随着油气比的增大,火焰颜色逐渐变蓝,亮度逐渐降低,火焰跃动也越加剧烈。(3)LPP燃烧室内的声学振荡是由于处在角回流区和中心回流区之间的强剪切旋流处火焰锋面的振荡引起,火焰与不稳定旋流之间的相互作用是产生声学振荡的原因。4)采用商用软件ANSYS 14.0流体计算模块FLUENT对LPP燃烧室振荡燃烧过程进行大涡模拟,通过与试验结果进行对比发现:(1)数值模拟得到的LPP燃烧室燃烧不稳定压力脉动主频与试验得到的结果比较吻合。(2)数值模拟得到的燃烧室中心截面的瞬时温度云图与试验测得的火焰结构动态图也基本相符合。(3)本文数值模拟中选用的数学模型和计算方法可以对LPP燃烧室不稳定燃烧过程进行初步的模拟,数值计算结果对今后进一步探索LPP燃烧室不稳定燃烧机理具有一定的指导意义。