层流燃烧速度是燃料和氧化剂可燃混合物的基本特性之一,层流燃烧速度研究对燃烧工程应用和基础研究都有重要意义。本文通过实验研究和数值模拟对丙烷/空气层流预混火焰特性进行了研究。利用封闭容器中向外传播的球形火焰,对贫燃极限和富燃极限附近的丙烷/空气预混火焰(当量比范围分别为0.57-0.63和1.65-2.24)分别进行了微重力实验和地面实验,重点分析了浮力和拉伸对不同Lewis数预混火焰传播的影响,首次准确、系统地测量了富燃极限附近的零拉伸火焰层流燃烧速度。重力对火焰传播的影响主要体现在富燃极限附近,微重力实验得到的丙烷/空气预混气体的富燃极限为8.6%C3H8(当量比2.24);拉伸对可燃极限附近的火焰传播有显著影响,并且影响程度随着当量比接近可燃极限而增大,在富燃极限附近,火焰传播速度随着拉伸率的增大而增大,在近贫燃极限处,拉伸对火焰传播的影响则正好相反;得到的富燃料火焰的零拉伸层流燃烧速度数据很好地延续了前人数据随当量比变化的趋势;富燃极限处的燃烧速度非常小,仅为1.3cm/s。通过Premix模块对一维、平面、定常的丙烷/空气预混火焰(当量比范围为0.55-2.25)进行了数值模拟,考察了辐射热损失对火焰特性的影响,分析了不同当量比火焰的结构和化学反应途径。辐射热损失对火焰传播特性的影响主要体现在富燃极限附近,用OTM辐射模型得到的燃烧速度在富燃极限附近明显低于绝热火焰模型和SNB辐射模型得到的结果,与实验测量的零拉伸层流燃烧速度符合得比较好:火焰厚度随当量比接近可燃极限逐渐增大,无量纲火焰厚度的变化范围为4.4-5.5:根据主要组分的浓度分布和基元反应的敏感性系数得到近贫/富燃极限火焰和化学计量比火焰(当量比分别为0.57、1.0、1.93)的化学反应途径,燃料浓度的不同直接导致了化学反应途径的不同。