本项目以负压下的层流预混火焰为研究对象，开展了火焰结构、火焰传播速度和火焰稳定性的试验和仿真研究。 首先开展了平面预混火焰的试验研究。通过采用CH4、C2H2、H2三种燃料，O2和空气两种氧化剂，研究了不同反应速度下的火焰结构；研究了压力为9kPa~100kPa、当量比为0.7～1.3时的火焰结构及其特征参数，获得了精细的一维火焰结构。结果表明：随着压力降低，OH*和CH*的峰值浓度位置越高，火焰厚度越宽，更有利于获得细节的火焰结构。近熄火状态下，气流速度虽略大于火焰传播速度，但可以通过一定的火焰弯曲达到较稳定的燃烧。 接着开展了对冲火焰的试验研究，考察了压力、当量比和应变率对自发辐射和PLIF光强峰值、光强分布等的影响。结果表明：OH*自发辐射光强峰值随压力增长而减小；三种激发态粒子随应变率的增长都是先增大后减小的，在应变率64.48～96.72s-1时达到最大值；应变率越大，激发态粒子的分布越宽，但OH基浓度逐渐下降。 然后开展了自发辐射数值研究。通过分析和验证OH*和CH*的产生机理，开展了平面火焰和对冲火焰结构的数值计算，所得激发态粒子的分布与自发辐射试验结果较为一致；考察了不同燃料类型、不同压力和当量比下的火焰传播速度，获得了其影响规律。 最后开展了层流预混火焰的自发不稳定性研究。通过调节负压压力，可以实现火焰的自发不稳定。研究表明：这种自发不稳定有上下振动、左右交替熄灭等多种形态，振动频率为30～200Hz；在上下振动模态中，火焰振动频率与火焰高度振幅大致成反比，高度振动和强度振动具有同频率但不同相位的特点，且高度振幅和强度振幅随压力增大先增加后减小；分析表明：火焰热释放与炉盘之间的传热耦合是自发不稳定的内在激励机制。 2100433B