微型燃气涡轮因其高功率密度、结构简单、维护成本低等特点被广泛应用到航空航天、机车、舰船、化工及地面分布式发电等领域。燃烧室作为发动机的核心部件,通常因空间尺寸有限、燃油雾化质量差等特点限制了其发展。而增材制造技术打破传统制造工艺的限制,可实现燃烧室的个性化设计与快速化成型制造,尤其是针对具有复杂内部结构的零部件显示出特有的优势。本文以50公斤推力级涡喷发动机(NK-50)回流燃烧室为研究对象,采用数值模拟和全环形燃烧室综合性能试验的研究方法,旨在通过结构上的创新及改进设计提高燃烧室的综合性能,主要有以下几方面的工作:根据NK-50涡喷发动机总体气动设计参数,基于经验/半经验公式对燃烧室基本轮廓尺寸和空气流量分配进行计算,利用三维建模软件Solid Works完成燃烧室结构的设计,考虑到金属增材制造支撑工艺的要求,将火焰筒分成两个部分:排气弯管与涡轮导叶集成设计部分、蒸发管与火焰筒一体化设计部分,显著减少了火焰筒零部件数量、装配难度和加工成本。在燃烧室整体结构初步设计阶段,考虑到增材制造工艺的“自由性”,提出“V”形蒸发管头部进气方式的燃烧室设计和“L”形蒸发管中部进气方式的燃烧室设计概念,并对两版燃烧室进行数值模拟,分别从燃烧室流场、温度场、燃烧室出口温度分布、燃烧效率等方面对两版燃烧室进行性能对比与分析,为燃烧室结构改进设计提供参考依据。在中部进气“L”形蒸发管的基础上,提出扁口蒸发管出口的设计概念,并对火焰筒头部圆顶半径尺寸及进气孔的布置方案改进设计。分析显示扁口蒸发管有利于在火焰筒头部形成周向连续的回流区;增大头部圆顶半径可以有效的增加回流区尺寸,有利于火焰的稳定;合理分配内外环空气流量和合理布置进气孔的设计方案有利于形成均匀的油气分布,提高燃烧室性能。