近年来随着国民经济平稳发展、结构调整和转型升级的持续推进,作为清洁能源天然气的消费实现超预期增长。如何解决天然气点火和燃烧过程中不稳定性以及污染物的排放越来越成为人们关注的焦点,等离子体在这一领域有着广阔的前景。其中,在航空领域等离子体点火助燃已经被应用于航空发动机等飞行器,以解决发动机点火困难,点火边界窄等问题。然而,受到测量方法的限制,在三维燃烧室中对等离子体助燃瞬态过程作用机理的研究还未完全清晰。因此,本文基于OpenFOAM开源平台,对等离子体辅助甲烷点火燃烧进行了大涡模拟（LES）的数值研究。首先,运用reactingFoam求解器对湍流模型和燃烧模型进行调用,以解决湍流燃烧条件下的复杂化学反应过程。选用LES-Smagrinsky湍流模型、PaSR燃烧模型和详细化学反应机理,搭建了同轴射流燃烧室甲烷湍流燃烧的模拟平台。通过与实验进行比对,发现模拟预测值与实验吻合较好,验证了本文选用求解器和数学模型的准确性,并构建了总网格数为981600的等离子体助燃模型。其次,通过对点火过程重要物理参量进行监测,着重研究了等离子体和压力对点火的促进作用。模拟结果表明,等离子体O₃的添加在达到后台阶位置处时开始影响到火焰的传播过程,提高了火焰传播速度,加快了点火进程。而压力的升高在等离子体点火开始时便影响到火焰的传播过程,对等离子体点火的促进作用更明显。此外,研究了不同初始条件下H等自由基对点火延迟时间的影响。结果表明,燃烧室初始压力和点火温度的升高,缩短了点火延迟时间并有利于火焰的快速稳定。压力的升高有利于等离子体对点火过程的加速效应,等离子体对低温工况下点火过程的加速效果更明显。最后,对湍流燃烧充分发展时间段进行平均统计,研究了等离子体对燃烧的强化作用,压力对等离子体燃烧的影响以及污染物的排放。结果表明,等离子体O₃的添加使得火焰的涡结构保持连续,火焰回流区前移,对低温区（回流区）的助燃效果更明显,减小了湍流速度场中的轴向脉动v _x’v _x’,从而强化燃料与氧化剂的相互掺混,稳定再循环区。而压力的升高导致火焰的涡结构出现断裂,火焰回流区面积减小,燃料和空气的混合较差,等离子体对低温区（回流区）的助燃作用减弱,增大了湍流速度场中的轴向脉动v _x’v _x’,不利于燃烧与氧化剂的相互掺混,导致燃烧不充分,造成再循环区的不稳定。此外,等离子体O₃的添加有利于减小燃烧过程中NO_X的排放,而压力的升高则不利于减小等离子体燃烧过程中NO_X的排放。