当前,基于微尺度燃烧的微动力系统在军事、民用等多个领域的微型、小型设备上都有广阔的应用前景,对于微尺度燃烧过程的研究也得到了众多研究学者的重视。微尺度燃烧具有能效高、低污染、结构简单等优点,但是仍存在诸多问题与挑战,例如驻留时间短、散热损失大等。因此,微尺度燃烧过程特性的研究以及强化燃烧方法的探究,对于丰富燃烧理论和开发高效的微动力系统都有一定的意义。本文对入口处含有突扩和收缩结构的圆柱形微尺度燃烧器内的氢气与空气的非预混燃烧进行了数值模拟计算,分析了不同物理参数对氢气微尺度燃烧特性的影响规律,探究了针对本文燃烧器模型的强化燃烧措施,最后利用场协同原理进行协同分析,为微尺度燃烧的后续优化设计研究打下基础。具体的论文工作及创新点如下:(1)建立微尺度燃烧器的物理模型和氢气/空气非预混燃烧的数学模型和燃烧的动力学模型,研究并获得了燃烧室的结构参数、氢气与空气入口速度以及燃烧室壁面材料参数对氢气微尺度燃烧性能的影响规律。(2)研究了入口段具有突扩渐缩结构的圆柱形微尺度燃烧器存在的影响稳定燃烧的因素,获得了空气入口速度不变时氢气入口速度变化对微尺度燃烧的燃烧效率以及燃烧稳定性的影响规律,为燃烧器内气体混合不良以及氧气不充分的问题解决提供了理论依据。(3)采用场协同理论对微燃烧器内稳定燃烧过程进行了场协同分析,得到氢气的入口速度、氢气与氧气的初始入射温度以及壁面材料热导率等因素对微燃烧室内稳定燃烧过程的速度场与热流温度梯度场之间协同性的影响规律。