在实际的燃烧系统中,反应物通常难以混合均匀,导致在燃烧室中出现了介于预混燃烧和扩散燃烧之间的部分预混燃烧现象。此外,燃烧室的点火过程关系到燃机系统运行的安全性和可靠性。因此,展开关于部分预混火焰以及点火过程的研究,对燃气轮机燃烧室的设计和优化具有重要的现实意义。随着计算机技术以及计算流体力学的发展,数值模拟成为了研究湍流燃烧现象的重要手段。大涡模拟（LES）直接求解流场中的大尺度涡旋结构,对小尺度涡旋结构进行建模,是一种高效的数值模拟方法,其与合适的亚网格燃烧模型结合,能够相当精确的反映湍流与化学反应相互作用的诸多细节。本文采用动态增厚火焰（DTF）模型对PRECCINSTA模型燃烧器的两个部分预混火焰工况进行了LES计算,研究了壁面热损失对温度、组分和火焰结构的影响,分析了流场中相干结构的产生和演化情况以及涡旋对火焰锋面的动态作用规律。随后基于PRECCINSTA模型燃烧器的几何结构,建立了包含12个旋流喷嘴的环形燃烧室,对环形燃烧室的冷态流场特性和点火过程展开了LES研究。对于全局当量比为0.83的稳定火焰,受预混模式主导。LES计算结果与实验结果吻合良好,考虑壁面热损失的影响显著提高了外部回流区附近的温度和中间组分质量分数的预测精度。由于Kelvin-Helmholtz流动不稳定性,流场中存在绕中轴线做旋转运动的大尺度螺旋涡,其与三维空间流线呈正交关系。在全局当量比为0.7的脉动火焰工况下,扩散燃烧模式所占比例有所增加。LES预测到流场中存在明显的进动涡核现象,强烈的涡旋运动使燃烧室中出现了主频为540Hz的压力脉动。通过分析一个压力脉动周期内涡旋与火焰锋面的相互作用情况可知,进动涡核不断挤压和拉伸回流区,加剧了流场的不稳定性,内外火焰锋面受到剪切层附近涡旋结构的撕扯作用而断裂和脱落,使火焰长度发生了交替变化。LES方法较好的预测出了环形燃烧室三维冷态流场的回流区位置和组分分布,各个喷嘴的中心钝体上均附着了一个具有进动特征的大尺度单螺旋涡结构。由于旋流射流与周围流体的强烈剪切作用,在燃烧室的各个喷嘴出口形成了两个同轴且旋向相反的涡环结构,其随着轴向距离的增加发生破碎和耗散。通过LES计算预测了环形燃烧室内的周向联焰现象,以及火焰面面积和积分放热率随时间的演化规律。详细分析组分质量分数和速度矢量随时间的分布变化可知,旋流在环形燃烧室的内外壁面附近产生的不同方向的周向速度分量与热膨胀的耦合作用,导致两侧火焰的传播方式出现了差异。