多孔介质燃烧具有宽反应物流速范围、极贫燃料／空气混合物、高动力负荷调节范围、低NOx和CO污染物排放等优点。然而,多孔介质燃烧器运行时,燃烧波传播过程中经常会出现一些不稳定现象,例如：火焰面倾斜、热斑、火焰面破裂、燃烧波跳跃等,都有可能影响到燃烧器的运行安全,因此,有必要对导致多孔介质燃烧不稳定性发生的动力学机理进行研究,这有助于多孔介质燃烧技术的发展。本文采用实验、数值模拟及理论分析手段对多孔介质燃烧特点及燃烧波不稳定性动力学特性进行研究。主要研究内容如下：1.数值模拟研究。使用Fluent6.3软件加载自定义函数(UDF)程序建立双温模型,采用二维非稳态数学模型分别模拟多孔介质燃烧内浸没驻定燃烧及燃烧波不稳定传播过程。对于多孔介质燃烧器内浸没燃烧分析比较不同燃烧模型(单步总包反应模型和较详细的多步化学反应(17种组分,58个反应步(Peters模型))温度场、组分浓度分布差异,并将计算结果与文献进行比较,证实数学模型及燃烧模型的正确性。通过分析比较发现,单步燃烧模型反应速度快,反应区域小,而多步燃烧模型各个反应存在反应时间尺度的差异,反应速度不一,整体反应较平缓,反应区域较大,接近于实际燃烧规律。此外,二维模型更直观地可视化多孔介质燃烧器内燃烧状态,观察燃烧器内火焰形状及污染物分布,为多孔介质燃烧器的设计研究提供了一个很好的可视化工具。对低速过滤燃烧火焰面倾斜不稳定性动力学因素进行数值预测,研究了实验工况参数(如当量比,入口过滤速度)对火焰面倾斜不稳定性发展规律的影响,另外,确认多孔介质内局部孔隙率结构的不均匀性、初始预热段预热不均匀性等因素对燃烧波产生的扰动能够导致火焰面倾斜不稳定性的发生。主要结论如下：(1)预混气体当量比和过滤速度大小显著影响火焰面倾斜不稳定性演变。对于每一个实验工况,在燃烧波传播的前期阶段,火焰面倾斜不稳定性发展较快,后期阶段,火焰面倾斜角发展较缓。当量比对火焰面稳定性的影响表现为,当量比小,火焰面倾斜角增长速率快,当量比大,火焰面倾斜角增长速率反而低；另外,入口过滤速度高,火焰面倾斜角增长速率快；反之,则火焰面倾斜角增长速率慢；(2)初始预热段预热不均匀性被确认为导致火焰面倾斜不稳定性发生的动力学因素。在每个实验工况下,燃烧波传播前期阶段,火焰面倾斜不稳定性发展较慢,后期阶段,火焰面倾斜不稳定性发展较快。另外,还发现预热段预热越不均匀,火焰面倾斜不稳定性发展越快；(3)多孔介质燃烧器内孔隙率也被确认为是火焰面倾斜不稳定性发生的动力学因素。孔隙率分布不均匀性显著影响着燃烧波的稳定性,孔隙率分布越不均匀,火焰面倾斜不稳定性发展越快。2.实验研究。通过实验氧化铝小球堆积床内贫氢气/空气预混气体过滤燃烧不稳定性,这些不稳定性包括顺流式过滤燃烧波火焰面倾斜和热斑不稳定性,以及逆流式过滤燃烧波跳跃式传播不稳定性。在顺流式过滤燃烧实验中,观测了在不同过滤速度和氢气浓度实验参数下燃烧火焰面倾斜不稳定性演变过程和热斑组成的胞状结构燃烧波。通过比较不同实验工况参数(过滤流速ug和氢气浓度YH2)下的实验结果,确定热斑不稳定性发生的实验参数临界值。另外,证实多孔介质孔隙率也是导致过滤燃烧不稳定性发生的一个重要影响因素。当在燃烧器内热斑出现时,热斑之间相互影响关联形成胞状结构体,胞状结构体对主燃烧波传播的稳定性起着支配作用,并且压低主燃烧波的传播速度。实验结果还扩充了文献中热斑不稳定性现象发生的实验参数范围。同时,孔隙率对燃烧波稳定性的影响也不能忽略。热斑分布及其大小对孔隙率大小的敏感性也被还发现,孔隙率小,热斑数量多且单个体积小；孔隙率大,热斑数量少且单个体积大,甚至形成块状结构。在逆流式过滤燃烧实验中,首次观测到燃烧波跳跃式传播不稳定性现象,确定了不同实验工况下这种不稳定性发生的临界参数,氢气浓度YH2=13%工况下,跳跃式传播不稳定性发生的过滤速度临界值ug,cr=0.9～1.0m/s;对于氢气浓度YH2=14%和YH2=15%工况下,过滤速度临界值分别为ug,cr=0.8m/s、ug,cr=0.5m/s。在以上参数基础上,继续提高过滤速度,燃烧波跳跃传播的空间距离将加大,跳跃式传播不稳定性变得剧烈。3.理论分析。运用流体力学与传热理论分析了燃烧波倾斜不稳定性发生的动力学原因,从而认识了燃烧波不稳定性演变机理。另外,运用热质交换理论分析了生成热斑的机理,这表明传统的体积平均处理的数学模型不能再解释热斑现象。