铝颗粒能量特性优良,成本低廉,燃烧过程绿色无污染,因此被广泛用于固体推进剂中作为高能金属添加剂,并有望成为下一代绿色能源的载体,有着广阔的应用前景。铝颗粒的点火条件严格,燃烧过程复杂,目前对铝颗粒点火燃烧机理的认识仍然不足。深入研究复杂工况中铝颗粒的点火燃烧特性,能为铝颗粒的工程应用提供有力的基础理论支撑。本文综合使用了试验观测和数值计算两种研究方法,开展了复杂工况中微米级铝颗粒的点火燃烧试验,总结了复杂工况中铝颗粒点火燃烧特性的变化规律,建立了铝颗粒的准稳态燃烧模型,分析了各种因素对气相燃烧和表面反应的影响,提出了计算各阶段燃烧时间的方法,最终实现了对铝颗粒点火燃烧机理的深入研究。设计并搭建了一套能在高温高压燃气环境中稳定工作的单个铝颗粒点火燃烧试验装置。试验装置主要包括高温火焰炉、高压燃烧室、颗粒点火燃烧观测装置和颗粒供粉装置。高温火焰炉能长时间稳定工作,高压燃烧室能够营造稳定的高压环境。颗粒供粉装置能实现单个铝颗粒的稳定供应,同步工作的两台高速相机能够实现对单个铝颗粒点火燃烧现象的精准观测。开展了复杂高温燃气中单个铝颗粒的点火燃烧过程试验研究。营造了三种温度不同但氛围相同和三种氛围不同但温度相近的试验工况,观测到了多种不同的燃烧现象,分析了颗粒破碎、喷射、微爆对燃烧时间的影响,提出了相应燃烧现象的形成机制。利用颗粒的有效像素点数量及其导数的变化曲线,划分了点火阶段和燃烧阶段,并且把燃烧阶段划分为三个不同的阶段。分析了环境温度和含氧量对最大火焰直径比、点火延迟时间和燃烧时间的影响规律。建立了包含详细表面化学反应机理的铝颗粒准稳态燃烧模型,对试验工况中的铝颗粒燃烧过程进行了相应的数值计算。分析了颗粒直径、环境氛围、温度和压强对燃烧温度、气相组分分布和表面反应的影响。提出了利用多个准稳态燃烧结果计算各阶段燃烧时间的方法。