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．

本文设计并实验研究了一种非预掺混氢/天然气烟气内循环低氮燃烧器，以实现高比例氢气的灵活掺混、低NO_x排放和燃烧稳定性．通过改变掺氢比例，研究发现NO_x排放量在50%掺氢时热值比达到最低值71.3 mg/m³（@3.5%O₂），与未加入烟气内循环的参考燃烧器相比，显著降低了NO_x排放水平．数值模拟分析揭示了燃烧器出口附近存在着内外两个回流区，即以钝体为中心的内回流区，以及炉膛外壁面作用下形成的外回流区，这两个区域为燃烧器提供稳定的火焰锚定点，确保了在0至100%掺氢比范围的稳定燃烧．掺氢比不会影响内、外回流区位置和大小，只会影响回流气体速度大小．NO_x排放在50%掺氢比时最低的关键是火焰结构发生了转变，使高浓度OH、O活性自由基大幅减少，进而降低了热力型NO_x排放．

针对再生温度过高以及制备过程复杂的问题，以微米级Zr O₂为载体、K₂CO₃为活性组分，研制了制备过程简易且可以实现低温下直接空气捕集的钾基吸附剂，并选取二氧化钛（Ti O₂）、氯化钾（KCl）、活性炭（AC）、锆硅酸钠(Na₂Zr O·（Si O₄）₂)、全弗烷基硅烷(C₁₀H₄C_l3F₁₇Si)作为K₂CO₃/Zr O₂复合吸附剂的掺杂剂进行改性．对5种改性复合吸附剂在CO₂直接空气捕集中的碳酸化反应特性进行了研究，结果表明：Na₂Zr O·（Si O₄）₂、AC、Ti O₂的掺杂对K₂CO₃/Zr O₂复合吸附剂的吸附量有负面作用；KCl的掺杂对吸附量的提升作用较小；而C₁₀H₄C_l3F₁₇Si的掺杂使K₂CO₃/Zr O₂吸附剂的吸附量提升了56%，吸附过程中碳酸化反应速率整体提高，增加了直接空气捕集的经济性．论文进一步通过微观层面阐述了掺杂剂对钾基吸附剂碳酸化反应特性的作用原理．

芳香烃是汽油、柴油、航空燃料中的重要组成部分，同时芳香烃存在成碳倾向大等问题．通过热泳采样结合透射电子显微镜（TEM）以及图像数据提取方法探究了氨/苯同轴扩散火焰中碳烟形态以及粒径变化规律，同时使用化学动力学模拟对氨/苯火焰中多环芳烃（PAH）生成反应路径进行分析，最后使用虚拟氨气对化学效应和热效应进行解耦．结果表明，掺氨后火焰可视化高度增加，火焰上游淡黄色区域延长．同时，平均峰值粒径减小，掺氨比例为40%时，峰值平均颗粒粒径由36.81 nm降为34.71 nm，降幅为5.70%．氨气的加入消耗了反应体系中更多H自由基，固定部分有效C原子，H、C₂H₂、C₃H₃、PAH等组分浓度降低．PAH主要生成、生长路径A1-+A1=P2+H以及HACA反应受到抑制．与整体化学效应相比，热效应主导了对火焰中各组分的抑制作用．化学效应可分为燃烧温度效应以及额外路径效应，两者相互制约，整体表现出对各组分浓度的促进作用．在火焰上游，掺氨所引起的热效应主导了碳烟成核、生长过程的延缓．火焰中下游，燃烧逐渐剧烈，燃烧温度效应与热效应竞争下，额外路径效应导致了对碳烟生长的抑制作用，最终使火焰中的峰值平均颗粒粒径减小．

采用FDS火灾数值模拟，设定3个火源位置和3种火源功率共计9种工况，对架空层用作电动自行车停车棚的高层住宅建筑展开研究，以南京“2·23”火灾事故所涉建筑为例，分析不同火源位置和火源功率下高层住宅天井内的烟气蔓延特性，探究天井内不同开窗位置处的温度和CO浓度．研究表明：烟气在几乎蔓延至整个架空层后最终通过窗口溢流的形式蔓延至所有天井内．火源位置不同，蔓延进入不同天井的先后顺序有所差异，随着火源功率的增大，烟气进入天井的速度加快．当火源靠近单元门或位于候梯厅一侧时，3个井内都会产生烟囱效应；火源在架空层一角时，3个井内几乎没有烟囱效应产生．随着火源功率的增大，3个井内的烟囱效应逐渐增强．总的来说，天井内侧向开窗的危险性大于正向开窗，窗玻璃的最低耐火温度随火源位置、火源功率、开窗位置变化而有所不同．

对塔式分级燃烧室旋流器结构进行优化，研究了旋流器主燃级和值班级之间的台阶高度对燃烧室的流场、燃烧性能及出口温度分布的影响．结果表明：随着台阶高度的增加，台阶回流区尺寸增大并挤压中心回流区头部，燃油分布均匀性降低，高温区面积急剧上升，NO生成量和生成区域均扩大，高温烟气逐渐向出口两侧壁面移动，出口温度分布质量逐渐改善；压力损失系数逐渐降低，当台阶高度由4 mm增加至16 mm时，燃烧室压力损失系数和出口温度分布系数OTDF分别降低了0.2%和5.6%,NO排放量增加了62.1%.

在新型低温燃烧模式中，大多存在自燃着火和火焰传播共存的现象，但二者之间的相互作用机制尚且不明．鉴于此，从实验和数值模拟两方面回顾了国内外关于自燃和火焰传播的判别方法，总结了各种方法的特点及适用范围，并对数值模拟中的速度判定、Da数判定和CEMA判定3种方法进行了重点介绍．在未来，将机器学习和图像处理技术应用于燃烧诊断领域，有望实现自燃着火和火焰传播的定量和定性判断，明晰两者之间的作用机制，为新型燃烧模式中燃烧过程的调控提供理论指导．

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．

针对多孔陶瓷板甲烷-空气预混火焰，搭建了两端开口的Rijke管实验台，研究了当量比对多模态转换的影响，分析了不同自激振荡模态下火焰的不稳定特征．实验结果表明，当量比的变化会引起自激振荡模态转换．当燃烧功率固定为0.96 kW，增加空气流量，当量比从1.17降低到0.71时，管内压力振荡主频由163 Hz迁移至355 Hz．利用格林函数法计算Rijke管的声学特征频率，表明实验测试的两组自激振荡频率分别为Rijke管的一阶和二阶声学特征频率．不同当量比下火焰平均热释放率图像表明，高当量比火焰更易与系统低阶振荡频率耦合，这是因为此时火焰长度较高，且预混气体流速较慢，对应对流延迟时间较长．使用相平均和本征正交分解方法得到了不同振荡频率下的振荡模态，低频振荡以轴向振荡为主，高频振荡以频闪振荡为主．

采用基于反应力场的分子动力学模拟方法研究了纤维素热解的动态演变规律，着重考察了自由基演变历程和热解产物分布．构建原子数为1 152的纤维素大分子模型，对其进行500～2 800 K的热解模拟，得到产物分布和中间自由基的演变历程．结果表明，低温下纤维素热解以一次反应为主，主要热解产物为焦炭和生物油；高温下发生了二次反应，一次反应生成的生物油经历二次反应裂解为小分子气体或缩聚为焦炭．900 K是一次反应向二次反应的转折温度，且发生二次反应比一次反应所需时间更长．低温下纤维素热解生成的生物油中含氧量较高，高温下生物油中的含氧官能团会进一步裂解生成更小的气体分子片段，部分H在高温下迁移为气相．统计并探究了CO、CO₂、H₂O和C₂H₄O₂4种主要热解产物的演变规律，反应轨迹研究表明，除CO与CO₂之间的相互转化，CO主要通过羰基（CHO）断裂生成，CO₂的释放主要是羧基（CHO₂）的断裂和重整所致．

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．

针对扩散管法无法有效对固体的气相扩散系数测量的问题，设计开发了气相扩散系数测量系统，研究了二氧化硒在不同气体体系、不同体系温度下的气相扩散系数．基于Stefan扩散管模型，推导出与固体物质质量变化相关的扩散系数计算公式．通过开发的测量系统对萘在空气中的扩散系数进行测量，发现与文献中测量值相近，进一步验证了实验方法的准确性．通过在单工况气体氛围和混合工况气体氛围中的实验，修正了FULLER公式中的系数值，拟合得出在393～433 K范围内SeO₂气相扩散系数的公式．结果表明：在单工况气体氛围中，实验值和模型计算值的误差均在10%以内，且拟合后曲线的R²>0.97；在混合工况下，拟合后曲线的R²>0.95，验证了修正后模型的准确性．

现有的湍流燃烧模型中，有的缺乏普适性，也有的用于大涡模拟的计算量太大．一种基于湍流流动模拟思路的统计矩方法被提出来，称为二阶矩(second-ordermoment,SOM)燃烧模型，用于非预混射流火焰和旋流火焰的雷诺平均模拟(Reynolds-averaged Navier-Stokes modeling,RANS)和大涡模拟(large-eddy simulation,LES)，以及钝体后方预混火焰的大涡模拟，已经得到实验结果的良好检验．进一步的研究是该模型的直接数值模拟(direct numerical simulation,DNS)检验.本文对作者以及文献中报导的SOM模型DNS检验的研究进展进行了回顾.

基于DFT和过渡态理论，在B3LYP/6-31+G（d）水平上研究了PZ-MDEA混合胺溶液吸收CO₂的反应机理，并进行了分子轨道分析．结果表明，在PZ-MDEA混合胺溶液吸收CO₂的过程中，PZ直接吸收CO₂生成两性离子（PZH+COO-）的反应最容易发生，是CO₂捕集的主要反应路径；两性离子可以与PZ、MDEA或H₂O发生去质子化反应，其中与MDEA反应的能垒相对最低．通过对比分析发现，两性离子与MDEA反应一方面可以大大降低MDEA质子化反应活化能，另一方面中间产物PZCOO^-与PZH⁺、H₂O的反应可以实现PZ的循环，维持CO₂的高效吸收．此外分子轨道分析发现PZ-MDEA混合胺的分子轨道能量差值最低（5.95 eV），同样表明PZ对MDEA吸收CO₂存在活化作用．

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．

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.

以单级轴向旋流丙烷扩散火焰模型燃烧室为研究对象，对不同旋流数、不同进气雷诺数的扩散火焰不稳定燃烧的振荡边界变化规律进行了研究．并对试验结果采用快速FFT、峭度分析及POD分解等方法进行分析，重点分析了旋流数对扩散火焰振荡边界临界当量比的变化趋势影响．试验结果表明：系统从稳定燃烧状态过渡为振荡燃烧状态的临界当量比随着旋流数的增加而逐渐增加，同时也随着空气进气雷诺数的增加而增加，即旋流数越大或雷诺数越大，稳定燃烧区域越窄，越容易产生燃烧不稳定．此外也发现振荡边界的压力脉动主频会随着旋流数的增加而增加，同样也会随着雷诺数的增加而增加．

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．

温度场空间分布是燃气轮机燃烧室设计中需要考虑的重要参数，通常由三维数值模拟和高精度实验测量手段获得，然而对于几何形状复杂的燃烧器，实验和模拟耗时长、成本高，导致燃烧器迭代设计过程效率低．本文研究了基于高斯羽流模型的混合分数空间分布低阶模型，基于V型火焰面几何结构假设和湍流火焰厚度函数发展化学反应进度变量空间分布模型．在此基础上基于温度、混合分数、化学反应进度变量的强关联函数，构建温度场预估模型．基于DLR燃烧室高精度实验数据和三维数值模拟数据开展验证，结果表明，模型可以较为准确地预测混合分数场和温度场的空间分布．将该预估模型应用于实际旋流杯燃烧室，同样具备良好的预估效果．上述对比结果表明，该预估模型在燃气轮机燃烧室设计和方案评估中具有一定的应用前景．

针对中/低热值合成气，基于环形射流微混组合喷嘴，在不同的绝热火焰温度和喷嘴出口空气流速下，开展了热态试验研究．结果表明：燃用中热值合成气时，射流火焰相互独立，随着绝热火焰温度增加，火焰结构由V型转变为M型，火焰释热率逐渐增加．燃用低热值合成气时，射流火焰之间出现明显的叠加合并现象．CO生成量会随着绝热火焰温度及流速的增加而增大，但在试验工况下，均不高于■.NO排放随绝热火焰温度增加快速增多，但均不高于■，流速增加有利于降低NO排放，同时低热值合成气相较于中热值合成气有更低的NO排放能力．

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．

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．

针对化学链乙烷氧化脱氢过程，利用初湿浸渍法合成了一系列H-ZSM5分子筛负载的Ni-Fe基氧载体．通过等温实验、工况验证以及长周期循环实验考察了氧载体的反应性能，并利用XRD、FTIR、C₂H₆-TPR及ESEM-EDS表征分析了氧载体的反应机制．实验结果表明，Ni物种进入了分子筛骨架中，Fe物种均匀地分散在分子筛表面．前者负责乙烷转化，后者负责选择性产生乙烯，二者的协同作用使得氧载体相对于纯相负载分子筛氧载体具有更高的乙烷转化率和乙烯选择性．其中，优选氧载体在650℃时具有92.21%的乙烯选择性及16.34%的乙烯产率，并且在24次氧化还原循环过程中保持性能稳定．

航空煤油在发动机喷嘴表面的裂解结焦现象影响了发动机的运行安全，为了抑制喷嘴表面结焦，本工作提出利用金属表面电场调控替代燃料正癸烷分子在金属表面的碳沉积过程．研究工作主要利用ReaxFF分子动力学方法模拟了不同温度下带电金属表面催化裂解过程，研究发现低温裂解环境中，带电Ni金属层通过提高正癸烷分子的吸附能和抑制分子扩散，从而降低了催化裂解速率，并抑制了金属表面的碳沉积．而高温环境中，分子克服了表面电场对分子扭转和扩散运动的影响，并通过改变金属电性调控电荷转移和脱氢反应程度，进而调控正癸烷的裂解和沉积．在裂解结焦实验中，正电荷金属表面抑制了结焦的生成．本工作为抑制航空发动机碳氢燃料裂解结焦提供了新的方法和理论基础．

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．

针对燃气轮机模型燃烧室，实验研究了工况参数变化对热声振荡的影响．实验测量了模型燃烧室内热声耦合过程中的动态压力和CH*表征的释热率，采用高速相机捕获了火焰结构．结果表明，燃烧室动态压力和释热率相位差小于90°，燃烧室内发生了热声振荡；火焰的周期性卷曲会引起释热率的脉动，进而激发热声振荡．当热声振荡发生时，火焰结构和释热强度存在周期性波动，而稳定燃烧时基本保持不变．随着当量比的增大，热声振荡的主频和声压级增大；随着总流量的增大，火焰抬升高度和火焰宽度相应增加，释热区域向燃烧室下游延展．

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．

阴燃是一种低温、缓慢、无焰的燃烧现象.阴燃既能引起地球上规模最大、持续时间最长的森林火灾，也有望成为一种清洁、安全且低成本的固废处理新技术.然而，当前学界对维持阴燃的临界供氧极限仍缺乏深入理解.该文章综述了文献中探索阴燃临界供氧极限的实验和数值模拟方法，并从临界供氧浓度和临界供氧速率的角度，探讨了不同燃料和供氧模式下的临界供氧特性及其影响因素，以期为未来系统性研究及认识近极限条件下阴燃的临界供氧特性提供参考.

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．

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．

基于ReaxFF反应力场的分子动力学（ReaxFF MD）模拟方法研究了Fe₂O₃颗粒的烧结过程，探究了Al₂O₃对Fe₂O₃颗粒烧结过程的影响，分析了烧结过程中原子的迁移扩散特性，深入揭示了铁基载氧体化学链燃烧过程中惰性载体Al₂O₃的抗烧结机理．结果表明：Fe₂O₃颗粒的烧结过程涉及颗粒间相互靠近、烧结颈形成以及生长，温度升高导致Fe₂O₃颗粒更加剧烈的烧结，且Fe₂O₃颗粒粒径越大，抗烧结能力越强；Fe₂O₃颗粒可以稳定吸附在惰性载体Al₂O₃表面，限制颗粒的整体移动，阻碍烧结颈的形成及生长过程，Al₂O₃添加可以明显抑制Fe₂O₃颗粒的烧结，抑制程度随温度增加而降低；Fe₂O₃颗粒的所有原子、表层原子和内层原子的扩散活化能分别为29.2 kJ/mol 、 28.0 kJ/mol和29.5 kJ/mol , Al₂O₃添加后扩散活化能分别增加至42.4 kJ/mol、43.2 kJ/mol和41.6 kJ/mol，惰性载体Al₂O₃主要是通过抑制Fe₂O₃颗粒表层原子的迁移扩散来提升铁基载氧体的抗烧结能力．

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．

本文通过自行设计的可存储燃料的高透石英玻璃管道模拟狭长受限空间，以正丁醇为燃料通过控制不同的封堵率研究受限空间液体火蔓延行为．研究表明，狭长管道内的火蔓延行为与开放空间火蔓延存在显著差异，对长100 cm、内径10 cm的管道表现为：火焰蔓延到右端、火焰蔓延到右端并发生火焰穿梭，火焰无法蔓延至另一端．管道内火焰分离，中间没有连续稳定燃烧区域．当封堵率超过63%时，火焰无法蔓延至另一端；管道内火焰分离位置随着封堵率增加而减小．

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．

为提高柴油机升功率，高功率密度(HPD)柴油机采用双喷油器．但在高温环境(1 200 K)下，过多的燃油量不仅增加了燃烧当量比，而且缩短了滞燃期，使燃油未充分雾化就开始着火，从而导致燃烧恶化现象．组织喷雾碰撞能一定程度上促进油气混合、缓解燃烧恶化，目前碰撞喷雾相关研究中喷雾的碰撞角度较小，且主要针对喷雾雾化．为进一步提高超高功率密度柴油机的燃烧效率，本文基于可视化定容燃烧弹(CVCC)探究了双喷油器大角度碰撞喷雾(90°、120°、150°、180°)的雾化和碳烟生成特性，并利用Star-ccm+软件对喷雾碰撞进行了模拟．研究发现，任意角度喷雾碰撞的动能损失均可以通过180°对撞喷雾的动能损失预测，并基于此提出喷雾碰撞的动能损失模型．实验表明，随碰撞角度增加，碰撞后喷雾区域湍动能增强，雾化改善，燃烧品质提升，碳烟峰值减小，碳烟氧化速度加快．

通过热重分析法实验研究探讨了烟煤耦合不同含碳废弃物时的燃烧特征参数变化规律，并进一步对掺混燃料的成灰特性进行了深入分析．实验结果表明：当小麦秸秆掺混比低于50%时，增加小麦秸秆掺混比例可以降低着火与燃尽温度，改善烟煤的燃烧特性；而当小麦秸秆掺混比增加超过50%时，燃尽温度相比低秸秆掺混比例有较大幅度升高，灰熔点有所上升，灰中矿物质的赋存形态更加复杂，从单一的SiO₂为主演变为以Si、Al、Mg、K等的氧化物为主．增加污泥的掺混比例，样品中水含量有所提高，燃尽温度与燃烧反应性指数降低，灰样中块状颗粒所占比例提高，聚团现象明显，Fe、Ca、Mg元素占比明显上升，矿物质成分从以SiO₂为主逐渐演变为以Fe₂O₃和复杂的铁盐为主，碱性氧化物比例有所升高．

基于微波辅助点火的定容弹台架，对当量比为0.7下的甲烷-空气混合物进行了微波增强的点火试验．采用了功率诊断检测能量吸收，并以等离子体在各个方向的冲击量化评估点火核心增强效果．研究表明，随着微波功率的提高，先后出现了两种表观特性截然不同的等离子体，即辉光和炽光等离子体，并分别对应不同的微波增强模式．随后研究了气体参数(气体压力、气体组分)对两种增强模式以及转换过程的影响，研究表明，较高的压力(0.4 MPa)能促进炽光等离子体的出现，并能使增强效果的负压效应失效．此外，甲烷能抑制炽光增强的发生，这可能是因为其生成产物水和二氧化碳能削弱等离子体对微波能量的吸收．并且与氮气相比，氧气更能使炽光增强的功率转变临界值提前．炽光增强模式下的能量吸收与入射功率间存在明显的线性关系，此时等离子体内电子数密度相对稳定．

船舶舱室通风依赖通风系统，但通风管道极有可能成为火灾中烟气蔓延的隐蔽路径，从而造成火灾烟气的大面积扩散．本文针对船舶双舱室火灾中烟气跨舱室蔓延问题，考虑通风管道和走廊两种烟气蔓延路径，结合1/2尺度实验和数值模拟，通过分析火源舱室和毗邻舱室内温度和烟气流动的基本特征，重点探究了通风管道在烟气跨舱室蔓延过程中的作用．结果表明，在热浮力作用下，烟气将经通风管道更早进入毗邻舱室，流入的高温烟气主导毗邻舱室环境的同时限制走廊内烟气的流入．同时，通风管道内的烟气质量流率随两舱室间压力差增加而显著增加，且呈负指数关系．经计算，经通风管道蔓延的烟气质量流率约占实验平台流出烟气总流率的30%.