提出基于物理信息神经网络(physics-informed neural networks,PINNs)框架求解燃烧问题．考虑三类不同燃烧问题来评估模型性能：零维绝热恒压反应器、一维层流预混自由传播火焰和二维层流非预混三叉火焰．结果表明，在零维和一维问题中，PINNs可以实现不同燃烧工况模拟，准确预测着火延迟时间或层流火焰速度．在二维问题中，PINNs能够较好预测速度，组分质量分数、温度等变量分布、准确捕捉火焰结构．本文工作发掘了PINNs应用于实际燃烧问题的潜力，为结合物理信息约束的燃烧模型开发提供了新的思路和方法．

针对统计稳态的对冲构型预混湍流燃烧的等温壁面热流计算进行建模．为排除实验或数值中可能出现不确定性，选用三维的直接数值模拟(direct numerical simulation,DNS)的结果作为对比参考．计算结果表明该模型具备在不同过滤尺度下衡量壁面热流统计信息的能力，并且比直接采用过滤后温度梯度及湍流导热系数以衡量壁面热流的方法表现更好．模型在不同过滤尺度下表现出良好的预测稳定性，另外将该模型植入已有求解器十分简单便捷．

基于某重型甲醇气道喷射（PFI）发动机开展缸内直喷点燃（DISI）燃烧系统开发，系统研究了进气道结构和喷油策略等对重型甲醇DISI发动机流动、燃烧及排放的影响.结果表明：双切向进气道能显著增强缸内流速，浓混合气分布区域小，燃烧持续期短，指示热效率绝对值提高了0.68%（46.93%）.采用早喷策略可以获得较均匀的混合气分布，指示热效率更高，但火花塞附近的局部当量比较低，点火稳定性较差.晚喷策略可以提高火花塞附近的局部当量比，提高点火稳定性，但热效率会下降，一氧化碳（CO）和未燃甲醇排放升高.提高喷射压力可改善缸内混合气分布，减少浓混合气分布区域，同时克服燃烧室中心区域当量比偏低的问题，显著提高点火稳定性和燃烧效率，此外通过增强缸内湍流强度，加快火焰传播速度和缩短燃烧持续期，在喷射压力为50 MPa条件下，指示热效率达47.46%；提高喷油压力也可降低CO和未燃甲醇排放，但氮氧化物（NO_x）排放有所增加.

针对玉米秸秆水热制备航油过程和杨木发酵制备乙醇过程中产生的木质素残渣，采用超临界乙醇催化解聚的方法将其转化为单酚类化合物．反应温度为280℃、反应时长12 h时，木质素的液化率可达到86.3%，单体酚类的产率最高分别达到2.43%和1.89%．进一步的GPC和2D HSQC NMR检测结果表明，木质素解聚油中存在大量以α-O-4、5-5’、5-O-5’和二苯乙烯结构连接的二聚体和三聚体，针对此类顽固的化学键开发高效催化剂是提高木质素单酚产率，挖掘木质素高值化利用潜能的关键．

涡环是一种特殊的流体结构，具有持续旋转和稳定传播的特点，在远程灭火方面展现出良好的潜力．以空气涡环为介质，研究了其作用下线缆火的燃烧行为和熄火现象．实验发现，空气涡环的能量耗散比普通气流更低．在相同出口面积和流速下，空气涡环能在更远距离处更快吹熄火焰．考虑到线缆火的蔓延行为，涡环灭火时的火焰-涡环相对位置会不断变化，进一步测定了空气涡环灭火效率的空间分布特性，并分别基于涡核近场环量和火焰根部拉伸率构筑了涡环引发火焰熄灭的临界判据．本研究可为发展基于空气涡环的远程清洁灭火技术提供思路．

针对风-光-储可再生综合能源系统不同储能时间尺度配置规划问题，构建了基于风-光-电池-储氢的综合能源系统模型，并进行了综合能源系统配置规划-运行策略协同的多目标优化研究．现有综合系统规划模型方面研究在考虑经济性和稳定性多目标优化的同时对于兼顾跨季节储能的研究较少，并存在无法兼顾和平衡经济性和稳定性以获得最优配置规划方案的问题．为了解决上述问题，引入了储氢和氢内燃机发电作为储能系统的一部分，减少了电池的配置容量，同时氢内燃机在成本和技术成熟度上比燃料电池存在一定的优势，既降低了系统成本，又实现了长时储能．首先通过单目标优化，在保证系统稳定性的前提下，确定系统经济性最优的条件，再通过多目标优化，基于粒子群算法以系统运行负荷缺电率最小和系统平准化度电成本最小为目标获取最优配置方案．通过模拟在天津大学北洋园校区建立风-光-储综合能源系统，基于当地气象数据与用电数据进行算例验证，结果证明了所得优化配置和运行策略的优越性．

为探究双组元空间发动机内自燃推进剂喷雾、燃烧和传热特性，首先对现有MMH/N₂O₄（甲基肼/四氧化二氮）详细燃烧反应机理进行适当简化，提出适用于三维模拟的MMH/N₂O₄化学反应动力学模型，并在不同工况下对简化机理的准确性进行了验证；随后，采用流体体积（volume of fluid,VOF）模型对空间发动机内MMH/N₂O₄射流撞击雾化过程进行了非稳态模拟，并重点分析了直流互击作用下扇形液膜的形成和演变规律；基于以上化学反应机理及液雾分布模拟结果，在欧拉-拉格朗日体系下构建了离散液滴初始分布，并结合部分搅拌反应器湍流燃烧模型，开展了空间发动机内MMH/N₂O₄喷雾燃烧及流固耦合传热过程的模拟研究．结果表明，空间发动机内推进剂湍流喷射雾化燃烧过程对壁面冷却液膜的形成和发展具有重要影响，冷却液膜主要出现在燃烧室直线段，在高温燃气与固体域之间建立了一个明显的温度缓冲层，从而实现对发动机壁温的保护．

针对多源危险废物在协同焚烧过程中存在复杂的燃烧特性和交互反应，通过原料配伍和热重实验研究了轧钢油泥、油漆渣和树脂共混物的燃烧特性、动力学参数及相互作用，并通过建立人工神经网络模型（ANN）预测协同作用效果．研究表明：油泥Ⅰ、油泥Ⅱ、油漆渣、废树脂质量分数分别为20%、25%、40%和15%时共混物综合燃烧性能最佳，其最大失重速率为9.77%/min，并且提高加热速率有利于提升共混物燃烧性能．由动力学分析得到配伍3共混物活化能的变化趋势，在转化率为0.5时达到最大，随后急剧减小．此外，ANN9-10模型的训练和测试R²高达0.99，通过与实验结果对比验证，基本满足对相互作用效果的预测，该模型可以逆向指导和优化实验设计．

为探索隧道中车用压缩天然气泄漏扩散过程中浓度场演化与燃爆后果特性，采用计算流体力学方法研究不同车辆CNG泄漏总量、障碍物条件以及典型泄漏口朝向对车用压缩天然气动态泄漏扩散浓度分布特性的影响．基于泄漏扩散形成的等效化学计量气云体积变化曲线，通过数值模拟计算隧道空间形成最大等效化学计量气云时刻的点火燃爆后果．结果表明：当泄漏口朝上时在泄漏初期形成体积最大等效化学计量气云，而泄漏口朝下时等效化学计量气云体积峰值的形成有延时；车辆障碍物的存在会延缓燃气爆炸超压力的泄放，但对超压力没有明显增强作用．

采用RP-3航空煤油的简化反应机理对多工况条件下RP-3航空煤油/氧气混合物的氧化、着火延迟与层流燃烧特性进行了数值计算，并与相应试验数据进行了对比验证；同时，采用敏感性分析方法对该简化反应机理中燃料相关骨架反应机理中的基元反应进行了敏感性分析；采用遗传算法，对重要的基元反应速率常数进行优化，形成了优化后的RP-3航空煤油/氧气混合物的简化反应机理．结果表明，大部分工况条件下初始简化反应机理对RP-3航空煤油/氧气混合物氧化过程中主要组分浓度、着火延迟时间以及层流燃烧速度的预测值与相应试验值存在较大误差．同时，优化后的简化反应机理对多工况条件下RP-3航空煤油/氧气混合物氧化过程中的主要组分浓度、着火延迟时间及层流燃烧速度的预测值与相应试验值吻合较好．

为掌握盖层影响下煤火阴燃传播情况，根据地下煤火的空间结构特征，设计搭建了实验室小尺度煤堆积床阴燃实验装置，在煤层上方放置多孔陶瓷模拟真实煤火中的上覆盖层．通过改变盖层中的裂隙特征揭示了盖层对煤阴燃传播过程及烟气排放的影响．结果表明，煤层上方存在完整的气体通路，是在盖层影响下阴燃成功点火和传播的必要条件．改变盖层中裂隙之间的距离会影响裂隙向下方煤体供氧的能力，从而影响煤阴燃到达峰值温度的时间．盖层主要对浅层煤层阴燃产生影响．随着盖层裂隙开度的减小，煤层阴燃反应速率逐渐下降，峰值温度逐渐降低；在本实验条件下，裂隙开度为4 mm时，阴燃无法传播．

随着煤矿开采深度的增加，极易出现瓦斯与煤自燃灾害交织共生现象，增大灾害风险．为阐明煤与瓦斯共生灾害发生时的火焰传播特性，有必要开展煤自燃气体掺混对瓦斯燃烧特性的影响研究．乙炔气体（C₂H₂）是煤高温氧化时产生的主要气体之一，甲烷（CH₄）是瓦斯的主要成分，本文研究了0～2%体积分数C₂H₂掺混对CH₄层流燃烧速度的影响规律．结果表明，随着C₂H₂体积分数的增加，C₂H₂/CH₄混合燃料层流燃烧速度增大．层流燃烧速度受质热扩散作用、动力学和热力学效应的综合影响，当C₂H₂体积分数增加至2%时，混合燃料的（αLe）^1/2、T_ad分别增加了1.54%、2.98%,_aT减少了26.93%，说明动力学效应是C₂H₂促进CH₄层流燃烧速度增加的主导因素．由活性自由基体积分数分析可知，随着C₂H₂体积分数的增加，H、O、OH和CH₃等活性自由基体积分数均出现增加趋势，从而促进了CH₄的燃烧．

火焰的化学发光特性是了解氨作为无碳替代燃料时的火焰结构和反应机理的基本方法．本研究通过实验获得了不同当量比和H₂添加量的NH₃/空气旋流火焰中的OH^*化学发光分布和形成特征，比较了不同条件下OH^*层分布特性及火焰燃烧现象的影响．结果表明，随着当量比的增加，OH^*辐射峰增加，且当量比的增加显著增强了OH^*的整体化学发光强度．在贫燃料火焰中，当量比效应大于NH₃稀释效应，而在当量和富燃料条件下，这两种效应相当．随着掺氢比例的增加，OH^*化学发光强度逐渐增加，OH^*峰值位置逐渐从下游火焰向上游移动．

本文针对一款气态煤油预混工况下可成功起爆的爆震燃烧室，设计了一种新型的燃油喷注雾化掺混结构，包括双侧喷孔喷注及内侧溅油环喷注模式．对气态预混的热态爆震特性及燃油掺混雾化特性开展了数值模拟．结果表明，内侧溅油环喷注模式有着较好的雾化效果，而双侧喷注模式则具有较好的穿透掺混效果．确定了组合喷注方式作为燃油的喷注方式，此方案下燃油蒸发率为65%左右，燃油掺混均匀度为0.77左右．随后进行了热态验证，此喷注方案下可以实现旋转爆震波的稳定传播．

本文研究了金字塔分层L-K光流算法在燃气火焰诊断中的应用，通过实验提取不同工况下燃气火焰图像动态特征，并验证火焰动态特征灵敏性和有效性．结果表明：在稳定工况下，速度大小的均值和方差相比于速度方向的均值和方差更能反映火焰的动态变化；在不稳定工况下，动态特征的速度大小、均值出现周期性变化，描述了不稳定燃烧和火焰熄灭的过程；速度大小均值和方差与工况参数之间呈现显著相关，而速度方向均值和方差相关性较弱．本研究为开发新的燃气检测技术提供参考．

提出基于改进YOLOv7的火灾目标检测算法，以目标检测网络YOLOv7为基本网络，采用改进后的轻量化网络EfficientNetV2-S替换其主干网络，从而降低模型的参数量．引入坐标注意力机制，对EfficientNetV2-S的卷积模块进行改进．对损失函数进行改进，提升火灾识别的精确率．标注火灾目标检测数据集共6 150张对模型进行训练，与常见火灾目标检测算法对比验证，并进行消融实验．结果表明，该算法的检测精度和识别速度比传统目标检测算法有优势，识别精确率比原YOLOv7算法提升6.5%，识别速度提升28.6%.

针对煤中常见含铁矿物黄铁矿在富氧燃烧典型气氛下转化特性，通过同步热分析结合烟气分析研究了黄铁矿在CO_2气氛下的转化行为．结果发现，黄铁矿在CO_2气氛下主要经历5个失重阶段且均为吸热过程，首先是黄铁矿颗粒表面硫脱除的起始热解段(相界面反应，n=1/2)，活化能低于其在N_2气氛下近30 k J/mol，为220.27 k J/mol，随后裂解成磁黄铁矿(三维扩散，n=1/2)活化能与其在N_2(177.27 k J/mol)下接近为178.1 k J/mol；温度高于690℃，随着升温磁黄铁矿缓慢失硫，CO_2逐渐参与磁黄铁矿转化且释放SO_2和CO;820～1 150℃经历双峰失重峰阶段，820～1 020℃，氧化气体产物SO_2大量生成且在约1 000℃达到体积浓度峰值；最后1 020～1 150℃，坩埚中残留物大量与CO_2持续氧化反应失重形成SO_2和CO，坩埚中形成复杂物相体系，铁硫化物和铁氧化物共存(或共融)．CO_2参与黄铁矿产物转化失重阶段活化能分别为180.94 k J/mol、229.69 k J/mol和243.46 k J/mol，动力学机制均为成核与生长(n=1).

采用火焰喷雾热解方法(FSP)合成了Pt修饰CuO纳米氧载体材料(FSP-Pt/Cu O)，首先通过XRD、SEM等表征手段分析了Pt/CuO的结构和组成；通过热重分析仪、化学吸附仪对比研究了FSP合成的CuO、Pt/CuO以及商用CuO纳米颗粒的化学链燃烧反应性能．结果表明，FSP-Pt/CuO氧载体材料与H_2、CO、CH_4的还原反应温度能够分别降低到200℃、105℃、290℃以下．进一步考察了H_2、O_2不同浓度对Pt/CuO氧载体还原、氧化特性的影响，并测试了Pt/CuO氧载体的低温化学链燃烧循环稳定性．最后通过Pt/CuO氧载体颗粒表面的氢溢流原理对低温化学链燃烧过程进行了模型机理解释．

基于一台光学发动机，在1 200 r/min转速下，采用进气道低压喷射氨气，缸内高压直喷高活性正十二烷的双燃料燃烧模式，应用火焰高速成像方法，研究了喷油压力和进气温度对氨/正十二烷双燃料发动机缸内燃烧的影响规律．结果表明，直喷燃料喷射压力降低，导致正十二烷浓度分层增大，自燃着火点增多，更有利于正十二烷引燃均质预混合的氨气；直喷压力在30 MPa和60 MPa工况下，火焰初期NH3燃烧的橘色火焰占主导，之后呈现正十二烷预混蓝色火焰与NH3橘色火焰叠加现象；在90 MPa喷射压力下，火焰发展初期正十二烷预混蓝色火焰占主导，随着燃烧发展NH3橘色火焰的比例逐渐增多．在30 MPa喷射压力下，缸内直喷正十二烷可以实现90%氨气比例的稳定着火，但是燃烧反应速率过低，燃烧持续期过长．进气温度从100℃升高到125℃后，自燃着火点数量增加，氨双燃料燃烧反应速率提高，放热率峰值增大；然而进气温度进一步从125℃提高到150℃时，对燃烧压力和放热率影响很小．上述研究表明，较低的直喷燃料喷射压力和适当提高进气温度更有利于氨燃料的稳定着火以及燃烧速率的提升和氨在双燃料中占比的提高．

光流法作为一种运动图像分析方法，正在越来越广泛地被应用于燃烧诊断领域，它能够定量获得火焰面位移速度．在强迫点火过程研究中，准确测量火核的演变速度能够更清楚地揭示其物理化学过程本质，基于此，本文验证了利用光流法研究点火过程的可行性，并分析了其准确度，研究了静止混气和扩散射流中的强迫点火过程，定量展示了强迫点火过程中火核的发展速度，可为点火模型的建立提供数据支撑．结果显示，射流中火核的发展速度呈现先慢后快的特点，并且在发展过程中，其速度矢量场中会出现多个发散源．

针对内燃机条件下分层燃烧的情况，采用直接数值模拟方法，研究了温度分层对二甲醚(dimethyl ether,DME)/空气预混气湍流分层燃烧过程的影响机制．结果表明：与零维反应器内的均质自着火过程相比，湍流分层燃烧延长了整体燃烧过程的持续时间，平均释热率峰值明显降低；输运预算分析揭示了着火锋面的传播存在自燃波与爆燃波两种着火模式，随着温度分层程度的增大，爆燃模式逐渐增强，进而导致高温着火提前；化学爆炸模式分析明晰了燃料着火的演变过程，并且利用相关准则数准确揭示了控制低温与高温着火过程的关键变量与基元反应．研究结果对于DME均质压燃式内燃机的设计以及燃烧过程调控具有借鉴意义．

针对旋流预混火焰热声不稳定性开展了实验研究.主要关注当量比对热声振荡系统非线性动力学行为的影响规律.实验结果表明，随着当量比从贫燃向富燃增大，火焰发生了Hopf分岔，火焰也经历了稳定燃烧、准周期振荡(拍振)、极限环振荡、准周期振荡以及稳定燃烧的模态转变过程.长燃烧室中火焰宏观结构的转变伴随着火焰动态模式的改变.当发生极限环振荡时，声压-火焰-涡流耦合作用致使反应区表现出大幅度的周期对流运动.

为了探究障碍物长度对气液两相爆震起爆特性的影响，以汽油和富氧空气作为燃料和氧化剂，在使用不同长度障碍物的爆震管中进行了工作频率为20 Hz的无阀式多循环实验研究．研究结果表明，障碍物长度为管径4倍至8倍的孔板、Shchelkin螺旋、环形凹槽和螺旋凹槽均可实现爆震的起爆；增加障碍物长度可以缩短DDT距离和DDT时间；气液两相DDT过程中，火焰加速至产物声速左右，可能会马上起爆，也可能维持在产物声速左右继续传播一段距离后再起爆；在火焰达到产物声速左右的位置下游布置障碍物可以增加爆震马上起爆的概率．

为了深入了解氨气/甲烷无焰燃烧的污染物生成特性，本文在改进的旋风无焰燃烧炉中通过实验研究了氨气/甲烷燃料组成、当量比(φ)、热负荷(P)以及空气预热温度(T_(in))对炉膛温度以及污染物排放的影响．研究结果表明：随着氨气热值比例的升高，炉膛温度和NO_x排放均是先升高后降低，并在中等掺氨比附近取得温度和排放的峰值．在相同条件下，纯氨和氨气/甲烷无焰燃烧都在理想当量比附近时取得最低排放．热负荷和预热温度的升高会提高炉膛温度造成NO_x排放的升高，热负荷的升高不利于控制氨逃逸，但预热温度的升高有利于降低氨逃逸．

混氢天然气管道的气体泄漏扩散有别于纯天然气管道，因氢气逆焦耳-汤姆逊效应及气体泄压膨胀过程中前导激波面对空气的压缩加热作用，混氢天然气泄漏后易出现自燃现象，其扩散自燃过程与混氢浓度密切相关．利用AnsysFluent软件数值模拟了混氢天然气的泄漏扩散与自燃过程，通过对比纯氢气的泄漏扩散实验和泄漏自燃模拟结果验证了模拟的准确性．结果表明，当氢气体积分数超过30%时，泄漏气体出现剧烈的氧化还原反应并触发自燃，泄漏过程经历了膨胀增大、起旋卷曲和浮升扩散3个典型阶段．随着氢气体积分数的增大，触发自燃的空间高度、时间和温度均明显降低，高管输压力更是加快了泄漏气体的扩散与自燃进程．

基于贫油直喷低排放燃烧室技术，本文设计了一种双级反旋喷嘴，为优化其雾化性能，通过激光粒度分析仪和粒子图像测速仪(PIV)探究雾化压力、旋流器结构及进气条件等参数对雾滴粒径分布和速度场的影响．结果表明，随雾化压力增加，雾化锥角先增大后趋于稳定，索特平均直径(SMD)逐渐减小；沿雾锥径向和轴向SMD逐渐增大；旋流气流能有效降低SMD，内旋流叶片角度增加和外旋流叶片角度减小均有助于降低SMD；叶片数量对粒径分布和喷雾速度场影响较小；外气量过高时，雾锥无法形成，最佳内外气量比例为3∶1；随总气量增大，SMD先减少后增大，在7.89 g/s时，SMD达到最小值．研究结果为喷嘴设计优化提供理论依据和工程指导．

基于生物柴油真实组分构建其燃烧反应机理，并与正丁醇燃烧反应机理整合，获得了一个包括218个组分和856个反应的联合燃烧反应机理，用于模拟研究两种燃料组合应用于内燃机先进燃烧方式的基本特征．利用实验数据对所得联合反应机理进行了验证并将其与大涡模拟模型进行整合，用于模拟研究生物柴油喷入正丁醇-空气预混合气的着火及燃烧过程．基于恒定容积燃烧室的实验数据，对所得燃烧模型的准确性进行了充分的验证．利用改进后的燃烧模型，模拟研究了不同预混氧气浓度、缸内初始温度等参数对着火及反应区扩展特性的影响，并且获得了碳烟、氮氧化物等主要污染物的排放特性．

芳香烃是汽、柴油的重要组成部分，也是碳烟生成的重要前驱体．选取甲苯表征芳香烃类组分，通过热泳取样、透射电子显微镜(TEM)观察及图像数据提取方法探究了氨/甲苯层流扩散火焰中碳烟形态、纳观结构的演变规律．结果表明，掺氨降低了火焰上游温度，延长了甲苯燃料裂解所需时间，延缓了碳烟的成核、生长过程，初级颗粒平均粒径减小．但同时，掺氨提高了火焰峰值温度，形成团聚颗粒所需的过程被缩短．掺氨比例达40%时，峰值平均颗粒粒径减小9.87%．此外，掺氨缩短了碳烟的微晶长度、增大了微晶曲率以及层间距，纳观结构变得更加无序，碳烟氧化的可能性增加．对比脂肪烃燃料，甲苯火焰中的峰值平均颗粒粒径最大，掺氨后降幅最低．每掺混1%氨气，甲苯火焰中峰值颗粒粒径的降幅仅为0.2%～0.3%，远低于正癸烷和正庚烷的0.6%和0.9%．芳香烃燃料形成多环芳烃(PAH)的路径更短，碳烟生成倾向更大，掺氨对于芳香烃火焰中碳烟生成的抑制作用小于脂肪烃燃料．

针对燃烧模拟中颗粒辐射特性精确度不高、燃煤锅炉辐射特性计算十分复杂的问题，建立了一种新的单颗粒煤粉燃尽模型，该模型拟合了多煤种随燃尽率变化的密度比和直径比．以焦作煤为例，利用Mie理论计算了煤颗粒的吸收、散射效率，进一步考虑煤粉粒子群计算了吸收、散射系数．以此为基础，通过用户自定义函数(UDF)将模拟中颗粒发射率和散射因子分别修正为多项式模型和线性模型，与现场检测结果比较验证，研究了随燃尽率变化的燃煤锅炉辐射特性．结果表明：各煤种燃尽过程中密度变化较大，完全燃尽时粒径缩小至50%～70%．颗粒发射率在燃尽前中期从0.897开始略微上升，末期急剧下降．上述修正后与现场断面温度检测的误差从6.07%下降至2.96%，与实际情况更加吻合．

针对发射场等特殊富氧场所存在的富氧燃烧火灾场景，使用火焰蔓延量热仪研究了辐照强度和氧气体积分数对火箭煤油点燃时间、热释放速率等火灾危险性参数的影响.结果表明：初始油量相同时，辐照强度越大，火箭煤油的点燃时间越短，热释放速率越大，辐照强度30 kW/m²时的峰值热释放速率为5 kW/m²时的3倍；氧气体积分数对热释放速率的影响更为显著，60%氧气体积分数下的峰值热释放速率可达空气中的6倍以上．并计算了火灾性能指数和火灾增长指数，可为富氧环境中火箭煤油的着火爆炸风险评估与控制提供参考.

多头部点火是航空发动机贫燃预混预蒸发(LPP)燃烧室开发的关键过程．为探究五头部燃烧室点火初期至火焰完全传播至整个燃烧室的点火联焰机制，建立了一套包含5个直线阵列LPP喷嘴的可视化燃烧实验系统．基于高重频高能脉冲串激光系统，采用10 Hz PLIF/PMIE和10 kHz PIV及2 kHz OH*自发光高速成像等可视化测量技术，研究了空气流量(110～250 g/s)和油气比(0.032～0.066)对喷雾流场特征和点火联焰特性的影响规律．结果表明，燃油压力和空气流量的变化显著影响喷雾场的MIE、LIF信号分布及燃油雾化效果．随着燃油压力的增加，喷雾液滴粒径与数密度上升，液滴速度脉动减弱导致湍动能降低．相反，空气流量增加促进了燃油雾化，降低液滴间速度差，进而减小湍动能．在点火及联焰过程中，空气和燃料的流量是关键参数，空气流量250 g/s时火焰传播迅速，多头部火焰能在150 ms内迅速被全部点燃；而流量降低至200 g/s时，火焰传播速度较慢，多头部联焰时间大于500 ms，并且存在无法全部点燃的风险．

针对中心分级燃烧室，通过高温高压实验研究了主燃级旋流数、出口轴向速度、套筒张角等主燃级结构参数和压力、温度、油气比、分级比等气动参数对NO_x排放的影响规律．结果表明，主燃级旋流数0.7头部方案的NO_x排放最少；随着主燃级出口轴向速度的增大，NO_x的排放减少；在20°～30°范围内，随着主燃级套筒张角变大，NO_x的排放增多．主、预燃级同时工作时，主燃级旋流数0.9头部方案的主燃级NO_x的排放最少，主燃级出口轴向速度70 m/s头部方案的NO_x排放最少；在20°～30°范围内，随着主燃级套筒张角变大，NO_x的排放减少.

本文以竹子为原料，使用天然赤铁矿作为载氧体，在固定床反应器开展化学链气化实验，探究不同工况下的气化表现．在确定最优工况后，掺杂碱（土）金属离子对载氧体进行改性，探究改性载氧体的化学链气化表现．结果表明：在反应温度为850℃、蒸汽流速为0.1 mL/min、等效系数Φ为0.204时，竹子气化效果最佳，此时合成气产量为0.99 m³/kg，气化效率为63.96%．对载氧体进行改性后，3种载氧体的碳转化率、气体产量和气化效率均得到提升．掺杂碱（土）金属离子后的载氧体中检测到能够增强赤铁矿晶格氧活性的K₂Fe₂₂O₃₄、Na₃Fe₅O₉、CaFe₂O₄和Ca₂Fe₂O₅等双金属氧化物矿物质，载氧体的比表面积和总孔体积也有一定程度的改善．钾改性的载氧体气化性能最佳，碳转化率、气体产量和气化效率分别提升至84.30%、1.13 m³/kg和72.02%．多次循环后载氧体表面均出现了不同程度的烧结现象，其中钙改性载氧体中低熔点硅铝酸盐的含量较高，且用于改性的CaCl₂的熔点也较低，烧结现象最为严重．

我国煤炭燃烧排放大量的SO₂和NO_x等导致了严重的空气污染，需要寻找一种清洁高效的烟气联合脱硫脱硝技术．煤基活性焦因其脱除效率高，再生能力强等诸多优点备受关注，但目前的研究主要集中在柱状和粉末状活性焦上．为研究大粒径煤基活性焦的制备参数和预处理对活性焦理化特性的影响，对原煤颗粒进行高温空气预氧化处理，并通过炭化-水蒸气活化两步法制备活性焦．结果表明：低温长时间活化可使炭化料内部孔隙充分刻蚀，显著提高比表面积和孔容，以水蒸气作为活化剂有利于微孔和介孔协同发展，适合制备大粒径分级孔结构活性焦．700℃活化3 h制得的府谷煤活性焦比表面积为429.54 m²/g，介孔占比27.80%;850℃活化3 h制得的大同煤活性焦比表面积为892.20 m²/g，介孔占比21.46%．高温空气预氧化能够改变原煤内部结构，对府谷煤颗粒在200℃下预氧化15 h后，氧化煤内部成分和结构基本稳定，脂肪结构被消耗的同时生成了大量含氧官能团．预氧化处理对炭化过程的影响较为显著，氧化煤在炭化过程中热塑性特征显著降低，减少了焦油对孔隙的堵塞，此外，含氧官能团的交联作用也促进了煤中大分子的缩聚和孔隙的形成，从此促进初步孔隙的发展．虽然预氧化使得活性焦的比表面积和孔容都有所增大，但活化剂和样品之间的成孔路径未产生改变．

明确生物质稳态阴燃机理是其技术应用的关键.本文对自制生物质棒的稳态阴燃过程进行了数值分析.在根据经验关联式计算的传播速度基础上，建立了一个同时考虑炭氧化及热解的二维稳态阴燃模型.利用生物质棒阴燃实验对该模型进行了验证，传播速度及炭锥高度实验值与预测值的最大误差均小于31%.参数敏感性分析发现，随着棒状燃料直径的增加，传播速度显著降低，氧化及热解区显著增加.

为探究抚顺油页岩有机质热解机理，以其热解产物抽提率最高时获得有机体——临界热解中间体为研究对象，采用核磁共振（NMR）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、快速裂解气相色谱质谱联用（Py-GC/MS）技术对临界热解中间体进行了原子结构表征，提出了该热解中间体平均分子结构模型的分子式C₃₇₀H₅₇₀O₂₉N₄S．结果表明：临界热解中间体的碳骨架结构主要由脂肪族碳构成，脂碳率与芳碳率分别为74.7%和25.3%，脂肪烷烃链的支化度Bi为4.31%，亚甲基长链的平均碳数约为18个；芳香碳以单环形式为主，芳香环的平均取代程度为0.4左右；杂原子主要以羰基氧、吡咯氮和噻吩硫的赋存形式存在．

本研究以玉米芯为原料，基于Aspen Plus提出了一种二段式气化重整反应系统，通过合理调整热解气化段和CO₂/H₂O混合重整段的反应条件，不仅能降低焦油的生成，协同消耗CO₂实现“碳负排放”，而且能将生物质定向转化为用于甲醇、甲烷合成的目标合成气．通过能量分析，在保证外界供能最小的条件下，研究发现，500℃热解，制取甲醇原料合成气■的最佳重整条件为■、■、温度为770℃；制取甲烷原料合成气■的最佳重整反应条件为■、■、温度为770℃．

目前，基于机器视觉的火灾检测算法中数据集类型不充分、数据集在时间维度覆盖不全面，致使此类算法难以实现火灾的早期预警，文中提出了基于改进YOLOv7的红外阴燃探测方法．该算法利用EfficientFormerV2模型替换原模型的骨干网络CSPDarknet53，从而增强了模型低延迟、低参数量、易部署的能力；同时，在预测网络中，采用CARAFE轻量化上采样模块代替原模型中的上采样模块，扩大了模型对特征的感受野，改善了阴燃特征的表示能力；此外，还引入了新的NWD度量来提升模型边界框预测能力．结果表明，在自建阴燃数据集上，该算法的平均精度达到92.9%，对阴燃检测的平均精度达到99.6%，比YOLOv7的精度提升了14.4%，较基于手工提取特征的卷积神经网络算法提升了4.6%．研究成果将为阴燃火早期预警提供新思路．

针对脉冲爆震发动机（pulse detonation engine,PDE）燃气温度参数在线测量，基于可调谐半导体激光器吸收光谱（tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS）技术，采用扫描波长直接吸收-时分复用策略，以H₂O分子为目标组分，设计了燃气温度测量系统，并将该系统应用于PDE燃气温度测量，获得了PDE燃气H₂O分子（7 444.352+7 444.371）-（7 185.587+7 185.597）cm^-1谱线对吸收光谱，并基于双线测温原理实现了5 Hz、10 Hz、15 Hz、20 Hz、25 Hz、30 Hz工作频率燃气温度的在线测量，详细讨论了PDE在不同工作频率下的燃气温度测量结果．结果表明：基于TDLAS技术可以实现PDE燃气温度在线测量．PDE在5 Hz工作频率时，爆震波燃气峰值温度为1 868 K，爆震波通过后，燃气温度存在618 K和424 K两个台阶；不同工作频率下，PDE的燃气温度变化规律较为相似，但随着工作频率的提高，燃气温度升高，这为PDE燃烧优化以及性能评估提供数据支撑．

针对生物质挥发分燃烧过程，采用平面激光诱导荧光技术对火焰中1～2环、3～5环多环芳烃（PAHs）的二维分布进行了研究，分析对比了升温速率（1 000 K/min和1 500 K/min）、O₂体积分数（21%～50%）等关键因素对木屑、核桃壳颗粒挥发分燃烧过程中PAHs生成与转化特性的影响．结果表明：提高升温速率，生物质挥发分燃烧过程中1～2环和3～5环PAHs信号强度峰值显著增加，同时升温速率提高促进了1～2环和3～5环PAHs向小分子碳氢化合物转化；1～2环和3～5环PAHs信号强度峰值随O₂体积分数提高而增加，这是由于增加的O₂体积分数促进了PAHs的释放．但是由于O₂体积分数的提高同样增加了OH自由基浓度，导致PAHs消耗加快，使得1～2环和3～5环PAHs信号强度持续时间随O₂体积分数提高先增加后减少．木屑和核桃壳颗粒挥发分燃烧过程中生成的3～5环PAHs信号强度峰值和信号强度持续时间较为一致，但木屑颗粒生成的1～2环PAHs信号强度峰值更高，这可能是由于木屑颗粒脂肪烃和芳香环含量更高，同时燃烧过程中生成的OH自由基较多，有利于多环PAHs向1～2环PAHs的转化．