环形燃烧室被广泛应用于现代航空发动机,其点火可靠性是燃烧室设计中必须关注的核心问题之一,它关系到航空发动机能否在较宽的工作范围内实现正常启动和高空熄火后再点火。近年来,随着排放限制标准的日益严格,许多低排放燃烧技术陆续得以应用,使得环形燃烧室朝着更轻、更短的短环燃烧室发展,这样的燃烧室结构使得点火及火焰稳定更加困难。因此,对环形燃烧室内点火与火焰传播问题的研究,以及深入分析其机理和影响因素,对燃烧室设计具有重要的指导意义。本文针对浙江大学TurboCombo环形燃烧室模型开展了点火过程的数值研究。本文的主要工作如下:1.基于雷诺平均(Reynolds-Averaged Navier-Stokes,RANS)模型计算了雷诺数为4000、5000、6000三种工况下圆管单头部旋流燃烧室的时均轴向速度和径向速度。结果表明RANS模型能较好地预测出喷嘴中心及附近区域的低速回流区,两种时均速度随雷诺数变化趋势和实验测量结果吻合较好,但喷嘴外缘区域的计算结果低于实测结果。2.基于非稳态雷诺平均(Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes,URANS)方法,结合SAGE详细化学动力学求解器、详细化学反应机理和自适应网格加密(Adaptive Mesh Refinement,AMR)方法,模拟了环形旋流燃烧室模型的点火过程。计算发现点火前环形旋流燃烧室冷态流场存在一个沿着内壁面的顺时针周向环流,同时沿着外壁面有一个逆时针周向环流;点火过程中数值计算与实验观测结果的火焰形态有较高的相似度,但周向点火时间大于实验结果,积分放热率随时间演化趋势在周向点火过程前期阶段与实验结果有较好的吻合;火焰传播过程中顺时针和逆时针两个方向的火焰前锋移动速度略有不同,主要因为沿着内壁面的顺时针方向周向速度分量引起顺时针方向火焰前锋移动速度略快。3.采用大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)方法,计算环形旋流燃烧室模型的点火过程,采用了与上述URANS算例同样的工况参数和模拟过程,不同的是LES算例采用了更精细的网格尺寸,整个计算域网格量约为URANS的2倍。点火前冷态流场的计算结果发现LES方法能更准确地捕获位于喷嘴下游的回流区,并且能更清晰地观察到内外环流的存在以及流场发展过程中的旋流发展和湍流结构的耗散过程。计算结果表明LES方法能更准确地预测出火焰面褶皱,且预测的周向点火时间更接近实验结果;同时发现局部压力差是引起火焰传播过程中出现与火焰前锋移动方向相反的回流的主要原因;采用组分浓度分布描述的火焰前锋位置、火焰形态,与温度分布所描述的结果是一致的。对湍流火焰模式的定性分析表明,LES与URANS预测结果与实验测量结果的湍流火焰模式位于小火焰区和薄反应区之间的临界线Ka=1附近。