燃烧是人类获取能源、动力和产生推力的主要手段,加深对燃烧现象的科学理解具有重要意义,而重力对燃烧的影响是是显而易见的。加深对微重力或低重力环境下燃烧现象的研究,有助于提高人类预测和预防火灾的能力,这也是载人航天实践中防、灭火工程的实际需要。目前大部分微重力燃烧实验都是通过地面实验设施实现的,因此受到了微重力时间和微重力水平的限制,而空间站为这些研究提供了完美的微重力环境。2022年左右,中国载人空间站将建成,可以支持大规模和多学科的空间科学研究,微重力燃烧实验就是其中之一。中国空间站燃烧柜项目就是为空间站燃烧实验提供一个安全可靠的平台,利用此平台可以进行气体,液体和固体燃烧实验。本文也是基于此项目,以空间站燃烧科学实验柜燃烧科学实验系统研制为背景,根据国内外现有经验,参考国际空间站燃烧综合实验柜(CIR)设计,结合实际情况对系统进行了方案设计并对方案进行了分析验证。本文第2章给出了燃烧室设计原则,对有限元分析方法和力学环境试验方法进行了介绍,为后面的有限元仿真分析和力学环境试验提供理论支持。第3章对燃烧科学实验系统进行了方案设计。对任务目标和技术指标进行了详细分析,针对系统应该具有的功能,完成了燃烧科学实验系统的方案设计。从结构的功能和子系统方面对结构的设计特点和原则进行了详细的设计说明。第4章对燃烧科学实验系统设计方案进行了可行性分析。为验证结构设计的合理性,构建了燃烧科学实验系统结构工艺件。利用有限元软件对燃烧室、多功能光学平板以及结构整体进行了有限元分析,全面分析了结构的强度和动态响应特性,分析结果表明结构强度刚度满足设计要求。对燃烧诊断子系统的PIV测速方案进行了实验验证,通过流场冷态实验和燃烧流场实验验证了该测量方法对低速流场测量的可行性,并对后续PIV测量系统设计提出改进方法。在第5章中,完成了对燃烧科学实验系统结构工艺件的力学环境试验。为了进一步验证结构设计的合理性,根据系统在运载过程中所承受的动态载荷,设计并实施了燃烧科学实验系统结构工艺件力学环境试验方案,对结构工艺件X、Y、Z三个方向进行了正弦振动试验和随机振动试验,结果表明满足试验要求,验证了方案的合理性,对燃烧科学实验柜的后续设计有一定的指导意义。