燃气轮机作为一种先进的动力机械，被广泛的应用于电力、运输、航空等诸多领域。燃烧室是燃气轮机的关键部件之一，其内部工作过程极为复杂，涉及到流动、传热、传质和燃烧等多种物理化学过程。近年来，为了适应日益严格的排放标准，燃烧室中低NOx燃烧技术的应用尤为关键。其中，一种新型的低旋流贫预混燃烧技术，由于其具有燃烧效率高、燃烧稳定、不易回火及吹熄、超低NOx排放等特点，应用前景广阔。与传统的高旋流燃烧技术相比，低旋流燃烧流场是利用湍流火焰的自由传播来稳定火焰，而非利用中心回流区的作用，不易产生火焰破碎等不稳定燃烧现象；同时，其NOx的排放量可以减少大约60%。为了推动其在工业上的进一步应用，需要深入研究低旋流燃烧室的燃烧特性及火焰稳定机制。
本文以Cheng所采用的低旋流喷嘴为参考，构建同尺寸几何模型。采用ICEM对低旋流燃烧室生成多块结构化计算网格，然后利用ANSYS　Fluent进行数值计算。考虑到低旋流燃烧室中存在的分层流动和旋转的剪切流动，湍流模型选用Realizable　k-ε模型，燃烧模型采用部分预混燃烧模型和层流火焰面模型组合使用，反应机理选用甲烷22组分的简化机理。
研究结果表明，在不同的入口速度、温度、压力条件下，低旋流燃烧流场的速度分布受气流入口条件的影响较小，在常温常压和高温高压条件下都能够保持其自相似特性。虚拟原点和轴向速度延伸率对火焰锋面的位置有着强烈的影响。当剪切层的强度提高时，内剪切层逐渐向中心低速区移动，迫使火焰锋面向前移动，增加了火焰回火的可能性；而当剪切层的强度减小时，流场结构的变化趋势正好相反，这对火焰锋面的位置和火焰形状有着强烈的影响。低旋流燃烧流场回火的可能性随速度、压力增加而逐渐减小，随温度、旋流数、H2占比增加而逐渐增大。对于中心低速区的火焰，当火焰传播速度等于当地气流速度时，火焰稳定；而对于内剪切层区的火焰，高速剪切层与中心低速区存在的速度梯度产生的旋流，使当地气流产生向下和向中心低速区移动的趋势，从而火焰产生向上移动的趋势，最后实现火焰稳定。
论文开展了低旋流燃烧室燃烧特性影响因素的研究，揭示了火焰稳定的作用机制，为低旋流燃烧室的设计和应用提供了参考。