为了降低燃烧过程中氮氧化物NOX等污染物的排放,实现清洁低碳的能源发展目标,将贫燃预混技术应用在燃气轮机等燃烧设备中是行之有效的手段。但由于其技术特点可能导致燃烧不稳定现象的发生从而引起燃烧系统被破坏,燃烧不稳定特性成为目前燃烧领域的一个热点问题,尤其是在燃气轮机和内燃机领域。目前对于燃烧不稳定的研究,主要手段是通过采集火焰的关键信号数据,并利用时频分析的方法进行研究。因此本文研究外部主动扰动作用下对于气体非预混燃烧时频特性的影响,并进一步分析燃烧室中火焰和燃烧稳定性的变化。首先,搭建了甲烷/空气气体非预混燃烧的实验台,实现了固定当量比为1条件下入口主流流量固定和入口脉冲流量可调（即脉冲流量与脉冲频率可调）,通过测量燃烧室压力、火焰形态和热释放率的动态信号,研究了入口流量波动这一主动扰动对火焰时频特性以及燃烧稳定性的影响。结果表明,主流低流量工况（甲烷100 m L/min）下,脉冲频率在2-2.5 Hz内对削弱燃烧稳定性影响最大,而1 Hz脉冲频率对削弱燃烧稳定性影响最小;脉冲频率对削弱燃烧稳定性的影响随频率增加逐渐从线性向非线性变化。主流高流量工况（甲烷170 m L/min、180 m L/min、190 m L/min）时,无流量波动作用下火焰不稳定程度较大,火焰的压力主频幅值随着主流流量提高而增加,此时增加入口流量波动更容易导致高倍频的出现并加剧燃烧不稳定程度。其次,搭建了声场干扰火焰燃烧的实验台,在甲烷/空气气体非预混燃烧室的出口上方设置扬声器,研究外部轴向声场（频率和声压）这一主动扰动对火焰的时频特性以及燃烧稳定性的影响。低流量工况（甲烷100 m L/min）的火焰不稳定程度会随着声压级的提高而增强,燃烧室压力主频幅值在100 d B与150 Hz强度的声波作用下达到最大值,为37.45 Pa。在150 Hz到200 Hz之间存在一个影响程度最大的声场频率,超过这个频率以后声场对于火焰的干扰作用减弱。高流量工况（甲烷170 m L/min、180 m L/min）的火焰受到外界声场作用容易激发二倍频以及更高倍的频率,实验中出现了最高的五倍频。最后,以甲烷/空气气体非预混燃烧为对象,通过数值模拟研究了稳态燃烧以及入口流量波动工况的火焰特征。结果发现,稳定燃烧时的核心燃烧区域大约在轴线上0.01 m到0.04 m的范围,火焰两侧的气流会卷积燃烧室内部的气体,形成左右对称的涡流,在燃烧室近壁面处实验与模拟结果的温度分布变化趋势一致。动态模拟结果的压力波动主频幅值与实验结果误差平均值在5%左右,最大误差为8.6%,两者吻合性较好。模拟结果表明,压力波动范围以及压力波主频幅值均随着脉冲流量的提高而增大,频域上的结果反映出燃烧的稳定性在流量波动作用下变差。压力波动结果出现的负压力波绝对值小于正压力波的值,波动最大范围在-163 Pa到356 Pa之间。