本文以四喷嘴对置热模试验平台为基础，系统研究了炉内压力波动、合成气浓度分布及火焰图像等重要特征。将分形和多重分形理论应用到撞击式气流床气化炉这一多燃烧源的复杂系统中，并与试验数据、图像技术和燃烧理论相结合，进行了深入的研究。本文的主要结论如下： 1.研究、比较了八种Hurst指数算法的优劣，得出DFA方法明显优于R/S方法，并且提出了一种DFA随机子序列算法，结果最可靠，计算时间最短。将小波分析和FFT相结合，验证了R/S方法是分析气化炉压力波动循环的有力工具。研究总结了确定性离散型多重分形守恒测度的广义维数、矩指数、奇异性强度和多重分形谱的计算方法，以及极值和单调性等重要性质，同时运用具体的例子进行阐述和说明。 2.利用炉膛压力信号开展了炉内燃烧稳定性的研究工作。通过1D-MFDFA法得到相应的压力波动多重分形谱，说明气流床气化炉内的压力波动具有明显的分形特征。从非稳定工况到稳定工况，再到冷态工况，燃烧系统经历了一个从非均匀性到均匀性的动力学过程的转变，系统的奇异性逐渐降低。运用“乘法串级过程”的思想，分析了压力波动的产生机理。 3.通过均值-方差分析以及一种新颖的方法把压力信号分成内生和外生动力学组分，研究了60组点火过程压力波动信号的内生和外生动力学特性。得出动力学指数β=1.52，与通常的普适值1/2或1具有明显的不同。内生组分的动力学指数βendo=1.21，通过理论推导和试验计算，证实了外生组分的动力学指数βexo=1.00。当β＞1时，得出了一个新的不等式β＞βedto＞βexo。通过不同试验条件的计算，得出外生波动和内生波动的比值?均大于1的重要结论。 4.研究了不同试验条件下的气化炉升温过程，以及气化炉内不同径向位置的气体分布规律。在不同的氧碳比条件下，用水冷不锈钢取样探头在炉内3个轴向位置和合成气出口位置进行取样，经预处理系统后，用质谱仪分析主要气体(CO，H2，CO2，CH4和O2)的浓度。结果表明喷嘴平面附近，升温速率以1000℃为界限，明显地分为两个线性区。CH4浓度可作为指示气化炉温度的最好指标。试验的最佳氧碳比为1.70～2.00。 5.建立了气化炉内撞击火焰的实时监控系统。基于数字图像处理技术，研究多喷嘴对撞气化火焰的几何特征，分析稳定燃烧和不稳定燃烧两种状态，获得了撞击火焰特性的分布规律。研究结果为判断气化炉内气化燃烧的趋势，提供了科学的理论依据。同时，试验过程发现，在喷嘴尺寸和间距一定，且燃料流量一定的条件下，存在一个最佳的撞击速度。 6.运用2D-MFDFA方法分别对不同试验条件下的四喷嘴和两喷嘴撞击火焰图像进行了多重分形分析。在q＞0时，得到相应的多重分形谱，说明撞击火焰图像具有明显的分形特征。将计算结果和试验参数进行拟和，对每一组拟和结果进行t检验和F检验，针对四喷嘴撞击火焰图像，得到了可以定量描述计算结果和试验参数关系的方程：αmin=2.4734+0.4538Vdiesel-0.0027Voxygenαmax=3.1728-0.6503Vdiesel-0.0013Voxygen