高纬度地区在冬季极寒天气条件下,室外停放的汽车冷启动存在诸多问题,通常解决措施是加装驻车加热器。驻车加热器具有结构紧凑、体积小、油耗少、热效率高等优点,与微型燃气轮机燃烧室是一致的。本文设计了一款新型水暖式驻车加热器产品。设计燃烧室时参考了微型燃气轮机燃烧室设计方法,创新地提出了逆流分级送风的进气方式并进行了相应结构设计。结合数值模拟计算和热态燃烧试验完成了整机定型,并测定了其加热及排放性能。并基于流体网络法,提出了燃烧室一维设计计算模型。首先,从燃油混合、燃烧方式、火焰传播及稳燃等方面分析了驻车加热器燃烧室工作原理和基本理论。参照微型燃气轮机燃烧室设计经验公式和准则,进行了驻车加热器流量分配、火焰及机匣、旋流器等结构的设计计算。提出了逆流分级送风的新式进气方式并设计了相应的尾部封头结构,完成了新型水暖式驻车加热器燃烧室结构的初步定型。然后,对驻车加热器燃烧室进行三维建模,并对驻车加热器燃烧室内的流动和燃烧进行了数值模拟计算。通过分析流动及回流区分布,确定旋流器通道数目需与火焰筒上孔数相等或成倍数关系,燃烧室采用3%根部风率、尾部间距在原结构基础上缩短10mm的方案。通过热态燃烧数值模拟,探索了不同过量空气系数下燃烧室内速度、温度及污染物分布规律。接着,开展了热态燃烧试验。通过看火实验系统,分析不同工况下出口烟气成分、出口烟气温度、火焰燃烧状态及积碳情况,确定了适用的50目18mm雾化网和3.5mm偏心距旋流器,完成了驻车加热器燃烧室的定型。给驻车加热器燃烧室加装换热水套,进行整机集成换热试验,测定了将冷却液从17℃、8℃、0℃、-15℃的环境温度加热至70℃所需要的时间分别为14min、16 min、22 min、26 min,随着环境温度的降低,加热速率降低,存在燃烧不充分现象。最后,基于流体网络法,分析了驻车加热器燃烧室内一维流动,对燃烧室进行简化拓扑分析,得到了节点化的流体网络图,并基于压力和流量关系建立守衡方程,得到了适用于本文中驻车加热器燃烧室一维流动描述的矩阵方程。