为了研究航空发动机燃烧室的燃烧性能,本文以带双级旋流器的单头部模型燃烧室为研究对象,采用试验与数值模拟的方式对单头部模型燃烧室的流场与污染排放进行了研究。首先利用PIV对燃烧室内火焰筒的多个截面的冷、热态流场进行了测量,研究不同进口参数对燃烧室冷、热态流场的影响。其次,采用烟气取样的方式,对燃烧室出口燃气进行采样分析,研究不同进口参数条件下,燃烧室污染排放的变化规律。最后,使用Fluent软件对单头部模型燃烧室的燃烧过程进行数值模拟,研究不同湍流模型和燃烧模型对燃烧室流场和燃烧性能预测的差异性,并与试验结果进行对比。得到如下结论:1)在模型燃烧室冷态流场中,随着进口流量的增加,回流区长度基本保持不变,但旋流器出口下游的回流区高度变窄,中心轴附近的轴向速度量值增加;随着进口温度增加,回流区发生前移,长度缩短,下游轴向速度增加;相对于冷态流场,燃烧流场回流区缩小,上下更为对称,中心轴向速度增大,且随着油气比的增加,回流区进一步缩小。2)在单头部模型燃烧室燃烧性能方面,随着油气比的逐渐增加,燃烧效率先是逐渐增大,EICO和EINO逐渐降低;随着主油路的打开,受燃油雾化效果的影响,燃烧效率急剧减小,然后再增大,而EICO增大后再减小;压力损失系数维持在5-7%左右,受油气比影响较小。在其他进口参数基本不变的情况下,增加进口总温,污染物EINO增加、EICO减小,燃烧效率得到提高,EIUHC减小;增加进口总压,污染物EINO增加、EICO减小,燃烧效率得到提高,EIUHC减小。3)采用RANS数值模拟的结果表明:几种模型中,标准k模型预测的燃烧室流场与PIV测量结果吻合相对较好,较适合于模型燃烧室的流场预测。在分别采用有限速率/涡耗散模型(f ED)和涡耗散模型(EDM)研究模型燃烧室的燃烧性能时,两种模型的预测结果趋势相同但有一定的差异,且EDM预测的污染物成分和压力损失更接近于试验值。