现实生活中火灾事故发生的场景往往在非开放空间,例如:室内、走廊、隧道等场所的火灾事故通常会伴随有周边障碍物对火焰燃烧的限制,这些限制将显著地影响火羽流的空气卷吸与流动行为,改变火场的热流与温度分布,决定火灾的发展态势与危险特性,因此,受限空间下的火羽流行为作为火灾安全中的经典科学问题需要引起关注。本论文综合考虑建筑火灾扩散火焰在墙壁限制下燃烧,火羽流经过发展撞击顶棚,并引燃顶棚可燃物这一常见的受限燃烧过程,同时考虑环境风带来的影响,对整个火灾发展过程中存在的墙壁和顶棚限制火羽流与火焰扩散燃烧特性进行了深入的研究。通过实验研究、理论分析与数值模拟相结合的研究方法,揭示了不同限制作用下火焰行为的演化规律,对火焰形态参数进行了量化,分析了火场的温度与热流,研究了顶棚限制下火焰的细胞状结构与振荡机制,借助数值模拟分析了火焰流场结构,建立了一系列的理论预测模型。相关结论可以为火灾态势预警、建筑防火标准、消防设施优化设计、数值模拟研究等提供重要参考。本文主要工作有:（1）揭示了侧壁限制和环境风耦合作用下的火焰形态演化规律,建立了火焰形态参数模型。前人针对无风环境下的侧壁火焰开展了大量研究,但现实中还存在侧壁限制与环境风耦合的场景。本文对比分析了扩散燃烧火焰在有无侧壁限制以及环境风作用下的形态特征,利用壁面温度分布揭示了环境风作用下的侧壁火羽流演化行为。通过理论分析,提出了表征侧壁卷吸限制、环境风动量与火焰浮力竞争、以及火源尺寸对混合流动影响的特征长度尺度,利用量纲分析推导了新的无量纲特征参数,建立了耦合侧壁卷吸限制及环境风作用的火焰形态参数无量纲模型。（2）揭示了墙角限制下火羽流撞击顶棚的扩展行为,建立了顶棚火焰扩展长度、温度热流分布模型。自由与贴壁火羽流撞击顶棚扩展行为一直以来受到研究者们的关注,而现实的建筑中也存在不同角度的墙角。本文分析了不同角度的墙角限制对火羽流撞击顶棚扩展行为的影响,发现墙角火焰撞击顶棚后呈现特殊的V字形结构。基于墙角限制对火羽流撞击顶棚前后空气卷吸和燃料分布的影响,提出了适用于不同角度墙角限制的顶棚火焰扩展长度无量纲模型;同时,分析了不同角度墙角限制下顶棚温度与热流分布规律,利用火焰总长度作为特征尺度,建立了顶棚温度和热流分布的无量纲模型。（3）研究了顶棚限制下的火焰扩散燃烧特性,揭示了顶棚细胞状火焰结构、温度热流分布以及火焰振荡的演化规律。当顶棚可燃物被引燃时,由于没有火焰的加速上升阶段,这种顶棚火焰的行为特征与火焰撞击顶棚完全不同。本文研究了顶棚限制下火焰扩散燃烧产生的特殊细胞状火焰结构,通过理论分析,提出了表征顶棚火焰演化行为的特征长度尺度,建立了顶棚火焰扩展长度、温度热流分布的预测模型。发现顶棚火焰在纵向上存在明显的温度梯度,基于瑞利-泰勒不稳定性理论,揭示了细胞状火焰的产生机制,分析了火焰细胞的尺寸和空间分布规律。同时,发现了顶棚火焰特殊的振荡行为,结合数值模拟揭示了不同于自由火焰的顶棚火焰振荡机制。分析了顶棚火焰振荡幅度及火焰中涡旋的尺度与运动规律,基于顶棚火焰的空气卷吸特性,建立了顶棚火焰振荡频率的无量纲模型。（4）揭示了环境风作用下狭长受限顶棚火焰形态特征演化规律,建立了火焰形态参数模型。狭长受限空间顶棚可燃物被引燃时,通常伴随环境风的影响。本文揭示了狭长受限顶棚火焰形态随环境风速的演化规律,通过顶棚温度云图分析了火焰形态的宏观特征,发现狭长受限顶棚火焰由于受两侧墙壁的非对称卷吸限制,在无风条件下呈现为椭圆形。同时,火焰随环境风速增加逐渐向下游收缩为直线形。基于狭长受限顶棚火焰的卷吸特征,提出了耦合顶棚火焰浮力效应与环境风作用的无量纲热释放速率,建立了火焰形态参数的无量纲模型。