一氧化二氮作为一种氧化剂具有良好的应用前景,广泛应用于航天器推进系统和工业生产系统;而在某些化工领域（如核电站）中会形成含一氧化二氮的混合气,当出现意外点火,会引起爆炸事故的发生。因此,针对一氧化二氮支持的燃烧,研究其在不同初始条件下的燃烧特性具有重要的意义。针对上述问题,本文设计并搭建了定容燃烧弹实验系统,利用高分辨率的纹影高速摄影系统和相适应的图像处理方法,得到球形膨胀预混火焰面形态的演变过程,基于火焰速度曲线得到了层流燃烧速度及层流预混火焰不稳定性相关参数。在此基础上,在初始温度298 K,实验研究了不同初始压力（10-40 kPa）和不同当量比（0.3-1.4）条件下,分别对氢气/甲烷/一氧化二氮和氢气/一氧化二氮预混气体的层流燃烧特性和火焰不稳定性,得到了不同初始条件下火焰面的演变特征和大尺寸火焰下的火焰自加速现象。实验结果表明,在氢气/甲烷/一氧化二氮预混气体中,热扩散系数的增大对层流燃烧速度的提高具有积极促进的作用,氢气的添加主要是通过影响热扩散系数使层流燃烧速度增大。掺氢比对预混火焰的热质扩散不稳定性产生重要的影响。热质扩散不稳定性随着掺氢比的增加而增强,同时随着当量比的减小,掺氢比对热质扩散不稳定性的作用效果增强。同时,φ≤0.6时,火焰厚度随当量比的增加减小幅度较大,促进流体力学不稳定性对火焰的作用。在氢气/一氧化二氮预混气体中,层流燃烧速度随当量比增大而增大,不同初始压力下层流燃烧速度基本相同,CHEMKIN模拟计算的结果与实验结果相符。对于初始压力为40 kPa的稀氢（φ=0.4-0.6）火焰,纹影实验明显观察到火焰自加速过程,并划分为三个阶段:火焰锋面出现裂纹,迅速发展后覆盖整个火焰面,在此过程中火焰速度几乎是恒定的;当火焰到达临界火焰半径（Rc）时,胞状结构迅速布满整个火焰面,火焰速度快速上升,火焰自加速过程开始;火焰速度达到最大值后迅速衰减。通过对过渡阶段的火焰半径-时间曲线拟合,得到加速度指数和分形余数。在有效数据范围内的,当量比对临界半径和分形余数D没有明显的影响。