等离子体助燃技术兴起于军用航空领域,并逐步应用于能源、汽车、环保等领域,成为一个极具发展潜力的学科,引起了越来越多的国内外研究团队的关注。等离子体助燃技术的研究难点在于,等离子体助燃过程涵盖了量子力学、燃烧学、化学反应动力学和电磁学等学科,其中发生的物理、化学过程的时间尺度差异巨大而且相互耦合。本文采取模拟计算和实验测量相结合的方法,以等离子体助燃过程中的电子和典型的非电子组分为研究对象,探索分析其对燃烧的强化作用。电子能量分布函数是建立等离子体助燃模型的必要条件,本文求解了Boltzmann方程,得到了助燃等离子体准确的电子能量分布,与经典的电子能量分布函数比较发现,Druyvesteyn分布可以代替Boltzmann方程的求解结果,这对于模型的简化具有十分重要的意义。本文运用有限元方法求解了一维等离子体助燃模型,获得了电子密度、电子能量、电子及离子的迁移运动引起的电势及电场强度的分布,同时,从化学反应动力学和等离子体热效应的角度,分析了典型基团对CH4燃烧的强化作用,结果表明,等离子体的存在不仅丰富了O的来源途径,而且提高了O的生成速率,因此能够显著缩短点火延迟时间。等离子体中大量的O和N为氮氧化物的生成提供了极大的便利,等离子体的热效应主要源于氮氧化物的生成热。搭建了等离子体助燃平台,对等离子体助燃火焰进行了火焰形态、火焰温度、V-A特性和发射光谱的测量。通过鞘层分析得出了影响探针电流的因素,依据V-A特性曲线及其它相关参数,估算了等离子体助燃火焰的电子密度,其值与模拟计算结果相吻合。对比分析了CH/空气预混火焰和等离子体助燃火焰的特征谱线,分析了OH、氮氧化物等典型基团的来源及各自对燃烧的强化作用。