随着社会的发展,微型动力设备的需求量与日俱增,微型燃气涡轮发动机以其功率密度大的特点得到了越来越广泛的应用。燃烧室作为发动机的核心部件,在微型化时由于其结构紧凑、燃烧空间小的固有特点,性能受到严重的制约。同时,增材制造技术已日趋成熟,正在给航空制造业带来革命。航空发动机的关键零部件可以通过对其构型和亚表面孔状结构的创新设计来大幅提升性能。因此本文应用增材制造技术对微型燃气涡轮发动机燃烧室及相关部件进行优化设计,并对燃烧室的燃油雾化蒸发和燃烧过程进行研究,旨在通过创新设计提高微型燃烧室的各项性能。本文的主要工作有:(1)结合增材制造技术,将螺旋形扰流结构应用于燃烧室蒸发管,设计了新型蒸发管结构,并采用数值模拟方法对新型蒸发管的性能开展了研究。与传统蒸发管结构相比,可大幅提高蒸发管的性能。(2)提出了一种微型燃烧室的快速设计方法,简化了燃烧室的设计流程,有利于缩短燃烧室的设计和研发周期;基于增材设计理念,将火焰筒、蒸发管进行了一体化设计,设计了三种的新型微型燃烧室一体化火焰筒结构,并设计了对应的新型蒸发管结构。(3)采用数值模拟方法,对设计的新型微型燃烧室开展了一系列研究。(4)参与搭建了整机实验平台,对全部件增材制造的微型涡喷发动机进行了整机实验研究。