浮力湍流扩散射流火焰广泛应用于工业设备、航天航空等重要领域。但在管道燃气输运工程中,由于管道破裂造成的高压燃气泄漏引发的扩散射流火灾事故屡次发生,给人们的生活也带来重要潜在危险。因此,研究浮力湍流扩散射流火焰燃烧特性对火灾及公共安全领域具有重要的意义。前人的研究主要集中对自由条件下气体扩散射流火焰的燃烧行为,而对于一些特殊的边界条件(射流初始倾角以及环境风作用下的双火源)下的扩散射流火焰行为研究相对较少。本文针对不同初始倾角(燃烧器出口与水平线夹角)的射流火行为开展一系列研究,并探索了水平环境风作用下的双射流火焰行为。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1)研究了下喷湍流扩散射流火焰形态特性参数(火焰下喷距离、火焰最大宽度等)。将其与相同实验工况条件下上喷射流火焰进行了量化对比,发现火焰形态虽然都随火源热释放速率的增大而增大,但在射流动量和火焰浮力的竞争机制下产生了明显的差异。并揭示了两种不同边界条件下(上喷和下喷)的火焰涡旋驱动机制,建立了基于火焰弗劳德数的火焰下喷距离的无量纲预测模型。此外,基于射流火焰辐射特性及热物理的基本理论,得到下喷射流火焰的辐射分数随火源热释放速率的变化关系。2)研究了水平射流火焰的形态特性参数(火焰水平喷射距离、火焰竖直高度、火焰半宽等)。通过建立能量守恒方程(连续性方程、动量方程)来进行无量纲建模,基于相似性分析和积分模型,将实验得到的无量纲数据与数值计算的数值解对比,得到了有效的空气卷吸系数,并对此卷吸系数进行了探讨和分析。并将其应用到羽流半宽的预测。同时,发现了无量纲火焰形态特性参数的渐近行为和虚点源现象,建立了火焰水平喷射距离和火焰竖直高度的无量纲预测模型。3)研究了正负倾角下射流火焰燃烧行为。通过理论推导及数值计算结果,发现针对同一个实验工况,负角度射流的水平喷射距离要大于正角度,但迹线长度则相对较小的特性。建立了负倾斜角度射流火焰理查森数随火焰迹线的变化,发现理查森数最大值出现的位置要滞后于火焰最低点。数值计算结果可以很好的预测火焰最低点的位置坐标,与实验结果呈现很好的相关性。4)研究了水平环境风作用下双射流火焰燃烧行为。随着环境风速的增加,出现下游火焰优先上游吹熄的现象。通过CFD模拟发现下游火焰根部氧气浓度显著降低,揭示了氧浓度的下降是下游火焰先吹熄的一个重要原因。“火焰-火焰”相互作用,“火焰-环境风”相互作用使得火焰不稳定性显著增强,火焰受到的剪切应力也促进了下游火焰的吹熄。