火旋风是森林与城市大火中浮力火羽流与周围环境耦合作用所诱发的一种高度组织化的剧烈燃烧现象。与常规火羽流相比,火旋风在运动学方面表现出很高的空气卷吸速率、切向速度(表现为高速旋转)和轴向速度(表现为强烈上升运动),在燃烧行为上则表现为显著升高的火焰温度、火焰高度和燃烧速率。火旋风的复杂性来源于其中包含的燃烧-流动复杂耦合作用机制与行为。目前对火旋风的研究主要集中在理论分析和计算机模拟,而实验研究尤为缺乏。本文依托基于四墙壁-狭缝-火焰物理模型研制的大型火旋风模拟实验台开展了多个直径油盘的火旋风实验,实验测量了燃烧的主要特征参量,包括失重速率、火焰高度、火焰温度分布、进风速度和对外辐射热流,获得了丰富的火旋风实验数据。通过数据分析,本文发展基于辐射误差修正的火旋风稳态火焰温度测量方法,系统研究了在不同燃料尺度和环境流场等参数条件下火旋风的温度分布、环境流场、火焰高度、火焰结构、燃烧速率和热释放速率等动力学特性的一些变化规律。本文的具体结果和结论为:通过分析发现火旋风与常规火羽流存在着较大差异,不仅表现在火旋风特别的近似圆柱体外形,还有其特有的火焰漂移,更大的火焰高度直径比,以及较大较强的空气卷吸和更高的火焰温度,这些有趣的现象揭示了火旋风独特的燃烧机理。文中比较了油盘直径对火旋风的影响,随着油盘直径增大,单位面积失重速率急剧增大后趋于稳定,燃烧的加剧使得火焰的Zukoski高度和最大高度随之增大,通过研究火焰高度和热释放速率之间的关系发现两者存在较强的规律。火焰的平均温度随高度先增大后减小,温度分布不仅反映了火焰各处的燃烧剧烈程度,还揭示了火焰高度特征,对大量实验数据的分析得到了火焰连续区、间歇区、羽流区的温度表达式。火旋风连续区占总火焰高度的比例比常规火羽流大,揭示出火旋风火焰形状更稳定。对比不同直径的火旋风实验发现,火旋风的燃烧特性参数随油盘直径有较强的相似性。