由于绿色环保意识的提高,清洁高效的低污染燃烧技术引起了学术界的广泛关注。其中,贫燃预混燃烧技术由于具有低污染、高效率等优点,更是成为了研究的热点。但是在低于正常当量比的情况下燃烧,很容易诱发吹熄和热声耦合震荡等燃烧不稳定现象。同时,在燃烧过程中经常发生火焰形态转变、出现角回流区回火现象,这将会影响燃烧室的正常工作,极大的限制了预混燃烧技术的发展。鉴于此,本文以贫燃预混燃烧过程为研究对象,对燃烧过程中火焰形态变化进行了实验研究,分析操作参数和结构参数对火焰形态转变的影响规律和火焰形态发生转变的原因。本文主要进行了以下研究工作并得出相应结论:(1)建立了贫燃预混燃烧的可视化实验装置,利用高速摄影对火焰形态进行拍摄,捕捉火焰形态变化,利用PIV系统观察燃烧室内部冷热态流场结构。(2)实验分析研究了当量比对火焰形态的影响。研究发现:随当量比由0.7减小到0.2时,火焰主要经历紧缩性火焰(V型火焰)、M型火焰、柱状火焰、悬浮于燃烧室火焰和吹熄等阶段。(3)实验中发现燃烧室的结构和旋流器的位置能够极大地影响火焰形态转变,在直径为60mm燃烧室内不存在V型火焰;在直径为80mm燃烧室内,存在几种火焰结构的转变;在直径为100mm燃烧室内,旋流器位置h?60mm时才会发生火焰形态转变。(4)通过对不同旋流器位置和不同直径燃烧室内的冷态流场进行测量,分析燃烧室结构对流场的影响,研究发现:剪切层和角回流区的存在主要受剪切层与突扩截面之间的夹角的影响。(5)对不同燃烧火焰形态下流场形态进行测量和分析,结果表明:在V型火焰流场中,不存在角回流区涡,在临界火焰和M型火焰中角回流区存在明显的涡结构;对V型火焰、临界火焰和M型火焰下的瞬时流场进行分析,发现三种情况下处于V型火焰时的瞬时流场角回流区涡出现较少;对角回流区涡出现频率进行分析得到此频率与火焰转变之间的关系。