燃烧室点火性能关系到地面启动的可靠性以及高空再点火的安全性,是航空发动机重要的性能指标。随着航空技术的发展,航空发动机的运行工况范围越来越宽,人们希望尽量拓宽燃烧室贫油点火极限,对于点火过程的研究十分必要。点火过程十分复杂,包括燃油的雾化、湍流运动、燃烧化学反应等。试验的方法成本较大且只能较为宏观的了解点火情况,而数值模拟可以更加详细的研究点火特性。因此利用数值模拟的方法准确预测点火性能对于航空发动机燃烧室的设计和运行具有重要意义。本文首先采用动态增厚火焰模型对带有锥形钝体的中心回流燃烧室CH4-Air非预混燃烧点火过程进行了大涡模拟。动态增厚火焰模型可以提高火焰前锋的模拟精度,湍流亚格子模型采用了考虑到近壁面粘性的WALL模型,并通过对能量方程添加高斯热源的方式模拟火花塞释放热量的过程。计算了40ms内火焰的动态扩散过程:大涡模拟能够很好的捕获流场中小尺度涡团;动态增厚火焰模型较为准确地预测了点火时间与火焰尺寸。研究发现火焰传播到回流区内并点燃回流区内的混合气体是点火成功的关键,火焰在回流区内的稳定存在可作为点火成功的判断标准。其次,利用动态增厚火焰模型对某型带有旋流器的回流燃烧室液雾点火过程进行了数值模拟研究,火焰在100ms时基本在回流内稳定下来,可视为点火成功。通过研究点火器性能参数对回流燃烧室点火性能的耦合影响,得到最优点火器参数为:点火能量0.6J、火核半径1mm、点火持续时间1ms。提高进口空气温度或者燃油温度均可以有效提高回流燃烧室点火贫油极限。当进口空气温度由580K增加到640K时,最小点火油气比减小了17.8%;而当进口燃油温度由340K提高到470K时,最小点火油气比减小了35.9%。当燃油温度处于蒸发温度与沸点之间时,提高燃油温度可以显著提高点火贫油极限。最后,建立了回流燃烧室化学反应器网络,基于复杂反应机理对回流燃烧室点火过程进行了计算分析,各区域平均温度随时间变化与大涡模拟结果基本一致。在此基础上,利用化学反应器模型进一步分析了点火过程中间产物对点火延迟时间以及火焰传播速度的影响。研究发现:增加OH、H、O浓度在低温区时(1200K左右)可以有效缩短点火延迟时间并有利于加快火焰传播速度,从而有利于提高点火性能。