通过数值仿真、试验研究和理论分析等方法研究了空气/煤油/水直接燃烧生成燃气的方法，包括燃料的喷注雾化、点火方式、火焰稳定与吹熄过程。根据研究结果设计了一种空气/煤油/水燃气发生器，实现了空气/煤油的高效稳定燃烧。研究结果加深了对燃烧过程的理解，对燃烧组织和燃烧装置的设计具有指导意义。首先，借鉴航空发动机中的空气雾化喷嘴技术设计了一种空气雾化喷嘴。对喷嘴的流量特性和雾化特性进行了数值仿真和试验研究，分析了喷嘴内部流动和充填过程，研究了气液比对喷嘴流量和雾化特性的影响，对比了同向空气和旋流空气对涡流器离心式喷嘴雾化特性的影响。涡流器离心式喷嘴喷雾场中液滴尺寸分布符合离心式喷嘴典型的双峰分布，在液膜附近主要为液丝破碎产生的大液滴，在喷嘴中心轴线附近则主要为大液滴二次雾化产生的小液滴。喷嘴中总压损失主要发生在涡流器槽道入口、收敛段和喷嘴出口等直段。其中喷嘴出口等直段对喷嘴性能影响较大，增加等直段长度会减小喷雾锥角，增加喷嘴的总压损失，而对喷嘴出口处液滴速度影响不大。不论是旋流空气还是同轴环缝喷射空气，气液比对离心式喷嘴内部流场的影响很小。对于同轴离心式喷嘴，随着气液比的增加，二次雾化增强，喷嘴产生的喷雾SMD逐渐减小，液滴更加靠近中心轴线。随着环缝位置逐渐向喷嘴轴线靠拢，喷雾的SMD逐渐减小，同时液滴平均的轴向速度逐渐增加。当气液比较小时，旋流空气使喷嘴出口流场扩张，当气液比较大时喷嘴出口液滴空间分布减小。其次，分析了常用的钝体火焰稳定器构型对燃气发生器燃烧流场的影响，并提出了一种结合了气动火焰稳定技术和实体火焰稳定技术的复合火焰稳定器。对头部空气旋流稳定火焰的单喷嘴燃气发生器进行了数值仿真。对钝体稳定的空气/煤油火焰富油吹熄过程进行了试验研究。钝体火焰稳定器采用锐边结构较好，流体容易脱体形成回流区。复合火焰稳定器可以显著提高火焰稳定器的火焰稳定性能，提高燃气发生器的燃烧效率。向壁面喷注的空气同时起到了冷却壁面的作用，可以提高燃气发生器和火焰稳定器的寿命。头部空气旋流可以起到火焰稳定的作用，并且燃烧室流场均匀性较好，燃烧效率显著提高。钝体稳定的部分预混火焰受燃料喷注雾化过程影响较大，当燃料喷注雾化过程不稳定时，燃料中未蒸发的液滴与火焰面碰撞使得该位置处温度降低、火焰传播速度减小，造成火焰面变形率增加，当变形率超过熄火变形率时出现局部熄火，未燃混气通过火焰面上的孔洞对流进入回流区并与高温燃烧产物掺混换热，进一步化学反应生成新的火核，火核在剪切层处重新点燃来流，出现“熄火-再点火”现象。空气/煤油部分预混火焰富油吹熄的这种“熄火-再点火”频率约为30Hz，高于贫油预混火焰的10Hz[89]。当火焰处于“亚稳定”状态时，其振荡频率为20Hz。随着火焰稳定器温度的升高，燃烧振荡的振幅减小，火焰稳定性变好。火焰面上的局部熄火主要受来流中未蒸发液滴的影响。最后根据上述研究结果设计了一种采用旋流空气稳定火焰的单喷嘴燃气发生器，对该燃气发生器进行了点火和燃烧性能试验。试验结果表明该燃气发生器可以在较低的工况下实现稳定和高效燃烧。燃气发生器点火主要受点火能量的限制，采用成熟的火炬点火器时点火性能较好。火焰稳定性能较差时即使有足够的点火能量形成初始火焰，也会由于初始火焰不能在燃烧室内稳定而持续点燃混合物造成燃烧室非正常熄火。采用头部空气旋流和身部空气横向喷注时燃气发生器的火焰稳定性能得到显著提高，使得点火特性得到增强，但其燃烧效率有所降低。