先进旋涡燃烧室是在驻涡燃烧室基础上提出的一种新概念燃烧室，由于火焰稳定方式独特、燃烧效率高、污染物排放低等特点，使得先进旋涡燃烧室引起了国内外的广泛关注，但目前对先进旋涡燃烧室的研究仍处于实验及冷态数值模拟阶段，燃烧室湍流燃烧流动特性和凹腔火焰稳定机理等尚不明确。本文对先进旋涡燃烧室在冷态以及燃烧条件下的湍流流动进行了模拟研究，并分析了燃烧室凹腔火焰稳定特性。冷态条件下，研究了钝体结构参数对燃烧室流场的影响，并确定了钝体结构参数关系式，即钝体结构参数当量为H1/H2=0.7、S/H1=0.6时，凹腔内旋涡最为稳定对称，且燃烧室总压损失较小。同时对横向射流影响下的凹腔流场进行了研究，结果表明：横向射流有助于提高燃料与空气混合率，射流参数对凹腔内旋涡的形成与分布有影响。燃烧条件下，对气体燃料在预混和非预混方式下的湍流燃烧流动特性进行了数值模拟。研究发现：预混燃烧有利于凹腔内旋涡结构的稳定，并使燃烧室在贫燃状态下具有良好的特性，增大主流进气速度可增加凹腔内温度，增大主流进气温度可增大燃烧室出口温度；非预混燃烧对凹腔内旋涡分布有影响，随着射流角度的增大，旋涡流场趋于稳定，温度逐渐升高，另外，凹腔内高温区域的形成依赖于一定的流速比，但射流进气温度对高温区域的形成影响不大。凹腔火焰稳定方面，提出了增强凹腔内湍流燃烧流动的两种不同方案：凹腔壁面中心射流方案和后钝体结构改进方案。数值模拟结果表明：两种方案均可有效提高预混燃烧室凹腔温度并使温度分布均匀，同时可增强凹腔内旋涡流动动量，使旋涡结构更为稳定；凹腔壁面中心射流方案对非预混燃烧室凹腔温度及流场有较大影响，射流速度增大，凹腔内温度随之降低，同时旋涡流场趋于对称分布，但旋涡结构不稳定；后钝体结构改进方案对非预混燃烧室燃烧流场影响较小，但由于改进后的钝体结构可使燃烧室整体重量降低，从而在实际工程应用中具有一定的优势。