为了研究航空发动机燃烧室中湍流与燃烧之间相互作用对燃烧流场与污染物生成的影响,本文分别对双级轴向旋流器模型燃烧室、双级轴向旋流器环形燃烧室以及斜切径向旋流器环形燃烧室等三种双旋流航空发动机燃烧室三维两相湍流燃烧整体流场与污染物排放进行了数值模拟。发展了自主开发的燃烧室数值分析软件AGTCNS,研究不同湍流燃烧模型、进口条件以及火焰筒头部结构参数对双旋流燃烧室冷态和热态流场的影响。编制了火焰面数据库生成程序,用于生成不同进口工况和化学反应机理下的火焰面数据库;编制火焰面模型与燃烧流场计算程序的耦合模块;使该软件能用于模拟单步与多步化学反应机理的湍流燃烧流场,并可采用多维经验分析法或是结合了多步反应机理的火焰面模型对燃烧室污染物排放进行了预测。为了提高自主开发的燃烧室结构化网格生成软件AGTCGG的通用性,本文对该软件加以发展。编制了双级轴向与斜切径向旋流器的网格生成程序,并将其添加入带有可视化功能的AGTCGG软件中。考虑到燃烧室复杂结构,采用微分方程与分区相结合以及模块化网格生成方法,生成带突扩扩压器、帽罩、旋流器、火焰筒和内外环冷却通道的不同双旋流燃烧室整体网格。为了校验计算方法与数学模型,采用粒子图像测速仪(PIV)测量双旋流燃烧室冷热态流场,采用红外热像仪测量双级轴向旋流器模型燃烧室火焰筒壁温分布。此外,还进行燃烧室出口温度与污染物排放等验证试验,研究不同进口温度、油气比以及火焰筒头部结构参数对燃烧流场与污染物特性的影响,所得的试验数据用于校核计算结果。为了评估不同湍流燃烧模型预测燃烧室湍流燃烧的能力,数值研究不同进口工况下E-A、EDC、S-E以及FLM等湍流燃烧模型对三种燃烧室燃烧流场与污染排放的影响。各模型所得的计算值与试验数据较为相符,表明这些模型都可用来预测双旋流燃烧室两相燃烧与污染排放,但是不同湍流燃烧模型对湍流燃烧流场影响较大,其计算精度也有些不同,各湍流燃烧模型所得的回流区形状、速度与温度场以及出口温度与污染物分布等都有些差别。与试验相比较,S-E模型与FLM-B模型预测准确度高于其他模型。因此,合理选择湍流燃烧模型可以提高计算准确性和可靠性。利用AGTCNS软件数值研究不同湍流燃烧模型与进口条件对三种双旋流燃烧室冷态和两相燃烧流场与污染排放的影响,计算结果与试验数据符合较好,表明本文所用的计算方法与数学模型合理,该软件适用于数值模拟航空发动燃烧室的湍流流动、燃烧与污染排放特性,并可为燃烧室的优化设计提供技术支持。