贫预混燃烧是燃气轮机燃烧室中最有实用前景的低NOx燃烧技术。贫预混燃烧方式需要燃料和空气提前混合,存在着火的倾向。回火问题是这类喷嘴值得关注的突出问题之一。许多燃烧室采用轴向旋流喷嘴完成掺混和稳焰功能。本文针对轴向叶片式旋流器中的回火问题进行了大涡模拟研究。本文首先对一典型的旋流预混火焰模型进行了数值模拟研究,通过实验值与计算值之间的对比,验证了大涡模拟方法的可靠性。本文将轴向叶片式旋流器内的回火问题分解为环形通道内的回火问题和叶栅通道内的回火问题两个部分分别加以研究。在对环形通道回火过程的研究中,本文考察了在环形通道入口轴向流速骤降后流动和火焰的响应。结果表明,回火过程发生在环形通道的内壁面侧。速度突变后,旋流数不变和旋流数加倍两个工况下,都会发生核心区回火,而旋流数加倍工况下还会发生燃烧诱导涡破碎型回火。针对叶栅通道回火过程的研究包括单通道模型和多通道模型,研究了强制点火后火焰面在通道内的发展过程。单通道的计算结果表明,叶片吸力面附近着火后,火焰沿吸力面侧的回流区向上游传播,最终火焰根部驻定在吸力面流动分离的位置；叶片压力面附近着火后,火焰会被气流吹向下游,后经叶片尾缘或通道内壁面传播至叶片吸力面,进而在吸力面表面驻定。叶片间多通道的计算结果表明,叶片吸力面附近着火后通道内的火焰发展过程与单通道计算结果相近,而且火焰面能够沿内壁面顺叶片旋向方向传播。叶片压力面附近着火后,火焰通过内壁面分别沿顺／逆旋向传播,沿顺叶片旋向传播时,火焰可以逐级沿叶片吸力面尾迹向上游传播,并驻定在叶片表面；火焰逆叶片旋向传播至强制点火叶片的吸力面后,未观察到沿这一方向进一步的传播和发展。