为减少氮氧化物等污染物的排放,现代燃气轮机多采用贫油预混燃烧技术。但是,这种燃烧方式会导致燃气轮机燃烧室内严重的热声不稳定,引起很强烈的噪声压力波动,对燃烧室壁面衬套产生不利的影响,当热声振荡和结构衬套振动同时存在,且频率接近时,两个过程发生耦合,导致燃烧室内热-声-固耦合现象的发生,此时对燃烧室壁面衬套的破坏更大,这显著降低了燃气轮机的使用寿命。因此,对燃烧室热-声-固耦合特性的研究具有重要的意义。本文首先开展了热-声-固耦合相关理论研究;随后应用有限元分析软件ANSYS Workbench完成了耦合数值模拟计算,建立了燃烧室数值模型,优化了燃烧室模型网格,进行了燃烧流场计算和结构模态及预应力模态计算,分析了预热温度和进气速度对数值模拟结果的影响规律,运用单向耦合与双向耦合相结合的方法计算分析了燃烧室热-声-固耦合特性;最后开展了结构模态验证试验,得到燃烧室结构段的结构固有模态和声固耦合模态频率与振型,并与数值模拟结果进行了对比分析。研究表明:热载荷作用下结构出现明显的变形,声压力载荷作用下的结构变形可以忽略不计;声压力载荷作用下结构固有频率只在特定频率段变化稍大,热载荷在短时间内使结构固有频率发生明显改变;耦合作用让结构固有频率发生了不同方向的改变,且在高频段对结构频率的影响比低频段大;预热温度升高使流场温度升高,流场压力降低;随着进气速度的增大,流场温度和压力整体升高,且结构最大变形量随进气速度的变化规律与流体最高温度的变化规律基本一致;相比于单向耦合,双向耦合计算结果与试验值更为接近,数值模拟结果与试验结果基本吻合,数值计算结果对工程应用具有一定的参考价值。本文的热-声-固耦合分析方法及其得出的结论对发动机燃烧振荡机理研究及其抗热-声-固耦合疲劳设计具有重要应用参考价值。