提高燃料的燃烧热效率,降低燃烧过程产生的污染物是当前能源与环境研究中的重要课题。高温空气燃烧HiTAC(High Temperature Air Combustion)是一种高效节能并能降低污染物排放的新燃烧技术。开发有自主知识产权的高温空气燃烧新技术,具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。本文应用CFD数值模拟方法,针对某型航空发动机主燃烧室应用高温空气燃烧技术可行性和应用技术关键进行了数值模拟,在多种操作条件和几何条件下,对主燃烧室内应用HiTAC技术的湍流流动的三维速度场和温度场等多物理量场进行了数值模拟和分析。将数值模拟结果与传统燃烧技术的计算结果进行分析对比。结果表明,该技术能够使火焰区的温度降低并趋于均匀化;出口温度场分布均匀品质提高,提高燃烧效率,节约燃料和降低NOX排放的综合效果。本文针对航空发动机燃烧室采用高温空气燃烧技术时的高温贫氧空气来源这一关键问题,设计了一个基于周向燃油喷射扩散旋流燃烧的新概念小型预燃室,并对周向燃油喷管的布置方式影响小型预燃室内旋流燃烧状态进行了数值研究。CFD数值模拟结果表明,当燃油喷管与法向夹角为300～450、余气系数为1～1.23时,小型燃烧室内能产生稳定、壁面温度分布合理的旋流扩散燃烧场。从而为主燃烧室提供具有合理出口温度分布、速度分布和氧浓度分布的高温贫氧空气。该预燃室为发动机燃烧室使用高温空气燃烧技术提供了条件。为了将高温空气燃烧技术(HiTAC)应用于航空发动机燃烧室设计,本文设计了一个全新概念的燃烧室。该燃烧室将小型预燃室燃烧产生的高温贫氧烟气直接喷入与其连接的火焰筒内组织成高温贫氧空气燃烧。本文对该燃烧室和改型后燃烧室内的燃烧状态进行了数值分析。结果表明:该新概念燃烧室具有温度均匀分布,壁面有效冷却,NOX低排放,节约燃油等优势,改型后燃烧室内的燃烧场与未改型前燃烧室内燃烧场相似,有效的减轻了整个发动机的重量,从而增加了发动机的推重比。