离散燃料火蔓延是指在空间离散分布的可燃物上发生的火蔓延现象,常见于草地、灌木丛等野外火灾中。前人通过顺风离散燃料火蔓延实验研究,获得了火蔓延速率（ROS）与影响参数（如环境风速、燃料床载荷等）的相关关系,并从流动、传热、燃料升温过程等角度分析,强调了表面对流在燃料预热过程中的重要作用。然而以往研究中,对于环境风和植被属性等关键参数对离散燃料火蔓延行为的影响的理解不够充分,忽视了燃料床内部的传热过程,影响野外火灾预测工具的准确性。因此,本文系统开展离散燃料火蔓延的实验与机理研究,深入探究野外火灾中不同参数对离散燃料火蔓延的影响规律,分析离散燃料火蔓延的传热机理。由于野外离散燃料火蔓延行为主要受到燃料分布特征以及环境风速的显著影响,因此本文特别关注燃料床结构特征、环境风速对离散燃料火蔓延的影响。为此,本文采用激光切割的硬纸板作为离散燃料,在大型燃烧风洞中开展了不同风速（1.0-5.2 m·s-1）、填充比（0.014-0.054）、燃料床深度（4-20 cm）条件下的顺风火蔓延实验,通过温度、流速、热流测量以及图像处理等方法获得火蔓延的特征参数、流场以及热流分布数据。在此基础上,利用实验和理论分析相结合的方法揭示了火蔓延动力学行为规律和火前传热机理。本文主要的研究结果为:1.分析了燃料床填充比和深度对离散燃料火蔓延的影响。实验发现,燃料床填充比的增加会导致火蔓延速率先增大后减小。热流测量结果表明,辐射控制着火焰远场区的表面传热,而对流加热在火焰近场区起重要作用。在低填充比条件下,表面传热（指燃料床上表面所接受的传热）增强促进了火蔓延速率的增大;在高填充比条件下,表面传热变化不明显,但表面辐射比表面对流传递更多能量,火蔓延速率的减少主要归因于以辐射主导的内部传热（指单个燃料两侧接受的传热）的减小。此外,火焰滞留时间在火蔓延能够发生时随填充比的增大而线性增加。另一方面,燃料床深度的影响研究表明,当无量纲燃料床深度小于临界值（本文条件下为1.09）时不能发生火蔓延。随着无量纲燃料床深度的进一步增加,火焰长度呈线性增加,而火蔓延速率主要由于表面传热的增加而表现出上升趋势。结合填充比和燃料床深度的影响机理,本文提出一个新的燃料床结构因子β/δ,相比于燃料床载荷,可更准确地解释火蔓延速率随燃料床结构的变化趋势。2.分析了环境风速对离散燃料火蔓延的影响。随着风速的增加,火焰从浮力控制的抬升火焰逐渐转变为风驱动的附着火焰,火前锋面从三维峰谷结构转变为具有均匀高度的火焰面,火线从类抛物线形转变为倒V形。同时,火焰在竖直方向上的脉动性逐渐减弱,向前的脉动频率增加,St-Fr的相关性表明火焰向前的脉动行为主要是由浮力不稳定性引起。火前锋形态的转变使得火前锋在近场（本文条件下为50cm）范围内对燃料床宽度方向上的燃料传热分布不均匀。此外,火前热流的测量结果表明,火前预热范围随着风速的增加逐渐增大,在高风速下形成的附着火焰对位于远场区的燃料持续预热。3.分析了环境风速和填充比对离散燃料火蔓延的综合影响。燃料床填充比和环境风速共同影响下,离散燃料火蔓延过程中单个燃料的点燃表现出两种不同模式:（1）在低风速和低填充比下,燃料床内倾斜的火焰前缘部分接触并点燃燃料;（2）随着风速或填充比的增加,峰谷结构中的谷结构火焰会间歇性地接触并点燃燃料。火蔓延速率在风速低于临界值（本文条件下为1.5m·s-1）时随填充比的增大先增大后减小,受风速的影响较弱;当风速高于临界值时,随填充比的增大而减小,无量纲火蔓延速率随风速线性增加。火前锋特征长度（指火前锋在浅层燃料床中的蔓延距离）在填充比较低时随风速增大而增大,在填充比较高时,随风速先波动后增大。此外,不同燃料床填充比和风速下峰谷结构火前锋能否稳定形成,将显著影响燃料床表面和内部流速的变化规律,而所有实验条件下火前锋附近的内部流速都会增加。基于流速数据计算的内部对流传热结果表明,增加的风速使得低填充比燃料床中的内部对流有增加趋势,而高填充比燃料床中的内部对流无明显变化。