随着人们环保意识的增强和燃气轮机的广泛应用,燃气轮机的排放问题备受关注,目前国内外学者对控制污染物的排放进行了很多的研究。燃烧室是燃气轮机的核心部件之一,其性能好坏直接影响燃气轮机的效率、工作稳定性及排放特性。目前先进的低排放燃烧室主要包括RQL燃烧室、LPP燃烧室和LDI燃烧室,并且LDI燃烧室被指出最有希望成为下一代超低污染燃烧室。燃烧室中的进行着非常复杂的燃烧过程,很难掌握各种过程和机理。过去燃烧室的设计工作多依靠大量的实验和经验的积累,导致燃烧室的研制周期长。随着对燃烧现象的深入了解和计算手段的发展,燃烧室的设计向着计算分析为主,试验验证为辅的方向发展,这大大缩短燃烧室的研制周期。但是,低排放燃烧室的设计并没有完整的设计方法。基于上述问题,本文针对LDI燃烧室进行了设计。本文从零维设计出发,初步得到燃烧室的主要参数,通过数值模拟的方法对所得燃烧室结构进行选优,最终完成LDI燃烧室设计。主要的工作内容如下:首先,根据零维经验公式,初步确定燃烧室的基本结构、整体尺寸和LDI旋流器的结构尺寸;其次,利用FLUENT软件,对LDI旋流器参数的变化对燃烧性能的影响规律进行了分析和整理,确定LDI旋流器结构尺寸后对燃油喷射特性的影响进行了研究;最终,完成了燃烧室的建模和简化,将LDI旋流器阵列到根据零维设计的火焰筒上,并对不同阵列形式对燃烧室性能的影响进行了计算,得到符合设计要求的燃烧室结构。总体而言,本文给出了从零维设计到三维分析和优化的低排放LDI燃烧室的设计方法,建立了新的旋流器性能的评价指标,为今后低排放燃气轮机燃烧室设计提供了参考。