近年来国际上针对燃气轮机燃烧室提出的微混燃烧（Micro-mixing Combustion,MMC）技术成为研究热点,其是一种通过缩小燃料和空气流动混合尺度,达到强化出口均匀性实现低NOx燃烧的技术。常规天然气贫预混燃烧室主要通过旋流结构促进燃空混合,以及在喷嘴出口逆压梯度诱导高温烟气回流实现稳焰,而微混燃烧器内燃料和空气多以交叉射流或同轴射流的形式混合,一般不具备空气或燃料旋流结构,因此微混燃烧具有抑制回火、自点火的优势,尤其对于火焰传播速度较高的富氢燃料则成为其实现干低排放燃烧的可能选择之一,但对于呈现无旋、直喷、多射流特征的微混燃烧如何实现高燃烧强度下的稳定燃烧则成为关键,对此,本文开展了微混燃烧稳焰机制研究,主要工作如下:（1）设计开发了基于燃空对撞效应实现短距离（长径比≤1）高效掺混（不均匀度≤1%）的新型微混模型燃烧器。实验研究了常压条件下氢含量、热负荷等对火焰结构、火焰稳定性和CO/NOx排放的影响,获得了微混燃烧的火焰及排放特性。通过常压实验结果初步验证了其在宽含氢量范围内实现稳定低排放燃烧的可行性,具备应用于燃气轮机燃烧室的潜力;（2）对微混模型燃烧器的三维冷态流场进行了实验和数值研究,发现微混燃烧器的每个单喷嘴内部处于高湍流强度水平,相比多圆形射流,其射流会聚点向上游移动。喷嘴出口势能核心内湍流强度约为10%,而剪切层内湍流强度高达30%,平均速度分布呈顶帽状。采用RANS模拟的平均速度场和脉动速度场结果与实验结果基本吻合;（3）采用小火焰生成流形（Flamelet Generated Manifolds,FGM）数值模拟方法,在速度场得到验证的基础上,采用三角剖分插值数值方法完成小火焰自主建模以考虑含氢燃料的先导扩散效应,实现了含氢燃料微混火焰结构预测,实验验证了该方法对富氢燃料火焰的有效性;（4）基于纯甲烷和富氢甲烷两种典型燃料,验证了两种微混火焰下的湍流火焰速度模型,发现了微混燃烧的稳焰机制包括三种效应,分别是预混火焰的基本效应、剪切层拉伸效应、烟气回流效应。其中,剪切层拉伸效应主导着富氢微混火焰的稳焰,纯甲烷微混火焰则通过烟气回流效应实现稳焰。