火焰不稳定性可以改变局部火焰形态和结构,引起层流火焰的自加速,从而影响放热率、污染物排放甚至导致发动机爆震。本文对二维圆柱形乙醇/空气火焰和掺氢乙醇/空气火焰在不同压力和当量比下的层流燃烧特性和胞状不稳定性进行了详细数值模拟和理论研究。计算使用简化的乙醇骨架机理和详细输运参数。结果表明,火焰不稳定性随初始压力的增大而增强,随当量比增大呈现非单调变化,在略富燃（φ=1.2）时最不稳定。之后,通过线性不稳定性理论对乙醇/空气火焰的流体动力学（DL）和热扩散（TD）不稳定性进行了分析,理论预测了不稳定性发生的临界点并与数值计算结果进行了对比。研究发现,DL不稳定性对当量比不敏感,且总是起不稳定的作用;而TD不稳定性由于分子扩散的主导作用,随当量比的增加变化显著。从贫燃到富燃,总对数增长率的增加是由于TD不稳定性对火焰面的稳定作用减弱导致的。理论临界火焰半径Rc受火焰厚度δ1的影响很大,其结果与数值模拟有着较好的一致性。本文进一步研究了掺氢乙醇/空气预混火焰不稳定性,考虑了20%～80%的掺氢比例,利用局部曲率概率密度函数和表面褶皱系数定量对比掺氢量和当量比对火焰的影响。结果表明,由于氢气的优先扩散效应,在贫燃时促进TD不稳定性,富燃时抑制TD不稳定性。混合燃料的当量比会影响火焰前沿放热率产生规律,贫燃时曲率与放热率正相关,富燃时负相关。相同氢气掺混比例下,当量条件对应的火焰面最薄,不稳定性最为强烈。本文最后研究了层流初始扰动和湍流场对H2/CO合成气预混火焰传播过程的影响。结果表明,层流条件下的扰动促进胞状不稳定性的发展,且结构对称。而湍流条件下胞状结构不规则且缺乏对称性。湍流强度的增加会使火焰传播速度增加,尖端放热率显著提高。与弱湍流相比,强湍流火焰轮廓周长明显增加,表明强湍流火焰面的不稳定程度更加剧烈。