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随着燃气轮机的广泛应用，世界各国对燃气轮机污染排放的限制越发严格，如何同时实现更好的燃机性能和更低的污染物排放水平已经成为当前研究的重点内容。双环预混旋流(TAPS)燃烧室采用预混和分级燃烧的方法，具有燃油雾化效果好，燃烧效率高，稳定工作范围宽和污染物排放低等优点，应用前景十分广阔。 本文基于双旋预混旋流燃烧设计技术，对某环形燃气轮机燃烧室进行了设计改进，参照经验公式设计TAPS燃烧室头部三级旋流器，采用数值模拟方法对旋流器结构进行了改进和优化设计，并在四种进口工况下探究该燃烧室的燃烧性能。本文的主要工作内容为: (1)在设计工况下，使用值班级单级喷油的方式，探究值班级轴向两级旋流器的旋向、叶片安装角、值班级喷嘴位置对TAPS燃烧室燃烧性能的影响。研究结果显示，当第一、三级旋流器同向，第二级旋流器反向，叶片安装角分别为30°和45°，值班级喷嘴位于文氏管入口时TAPS燃烧室的燃烧性能最好。 (2)在设计工况下，使用分级喷油的方式，探究主燃级供油比例和叶片安装角对TAPS燃烧室燃烧性能的影响。结果表明，主燃级供油比例越高，燃烧室出口温度分布越均匀，燃烧效率越高，NOx排放越低，当主燃级供油比例为90％，叶片安装角为45°时TAPS燃烧室的燃烧性能最好。 (3)在TAPS燃烧室头部不变的情况下，工况从100％推力下降到7％推力时，燃烧室的燃烧方式由主燃级供油90％，值班级供油10％的分级供油方式转变为仅值班级供油的方式，燃烧室出口的平均温度下降，燃烧效率维持在99％左右，NOx排放维持在较低的水平。