群发性火灾,是非连续分布的可燃性材料同时燃烧而形成的火灾场景,易发展成城市或森林大规模区域火灾。多火源燃烧是群发性火灾向区域火灾发展过程中的基本现象。火源间两种相互作用机制c c空气卷吸受限效应与辐射热反馈增强效应相互竞争,共同影响多火源燃烧行为。多火源燃烧易于诱发火焰融合、火旋风和飞火等特殊火灾现象,加剧火蔓延过程。由于火源之间包含复杂相互作用机制与行为,对单一火源燃烧的科学认识(机理、规律和模型)无法直接推演到多火源燃烧。对于既定的火源条件,多火源之间的相互作用主要受燃烧区域燃料空间分布特征(火源间距和火源数目)的影响。不同于以往的多火源准稳态燃烧模拟实验,本文设计了等间距火方阵实验平台模拟大量火源自由燃烧的火灾场景,研究目标是提出有效的分析方法来描述多火源自由燃烧特性,定量刻画火源相互作用强度；在此基础上建立能够描述大量火源、间距在大范围内变化的多火源燃烧模型,从而揭示多火焰燃烧特征变化的规律与动力学控制机理。研究内容包括两大部分：1)从个体微观的角度来描述多火源相互作用强度,分析燃烧区域内各火源燃烧行为的差异；2)从全局宏观的角度研究多火源燃烧特征变化规律,认识燃烧区域总体燃烧行为,揭示多火源燃烧动力学控制机制。在基本表征量方面,以往常规的燃烧特征量测量手段与燃烧现象分析方法很难用于研究大量多火源燃烧。为此,本文提出利用燃烬时间对多火源燃烧行为进行描述。从物理意义来说,燃烬时间表征了时间平均意义上的燃烧速率；从测量手段来说,即使是大量火源,燃烬时间也容易从实验录像中完整获取。基于燃烬时间表征平均燃烧速率,我们建立了较Baldwin所建判据适用范围更宽的多火焰融合临界判据,并基于自由燃烧火源平均燃烧速率建立了不依赖于火方阵尺寸和火点位置的火焰融合临界条件和火源是否参与火焰融合临界判据,进而发展出在平均意义上定量分析多火焰相互作用强弱的理论方法。通过燃烬时间计算火源所受周围其它火源的综合影响,然后根据综合影响与火源对之间相互作用的关系定量计算火源间相互作用,结果表明多火源燃烧时火源所受作用主要来自于临近火源。本文还根据燃烬时间定量描述了外加剪切流对多火源燃烧的影响,发现剪切流影响能分成三个区域,这三个区域随火源间距、剪切流速度和阵列大小的变化而收缩或延展。我们还初步揭示了火方阵中火旋风的产生频率的规律,发现受剪切流影响,燃烧区域流场紊乱,涡旋形成几率增加,阵列中火旋风诱发频繁,维持时间变长。在此基础上,我们进一步基于全局分析观点研究了自由扩散多火源的总体燃烧速率变化规律。本文从整体全局的角度出发,提出全局平均燃烧速率和燃料面比率的概念,系统揭示了热辐射反馈增强效应和空气卷吸受限效应对多火焰相互作用的复杂影响机制与规律,阐释了多火源总体燃烧速率随火源间距和火方阵尺寸的理论变化关系,获得了总体燃烧速率随燃料载荷的总体变化图谱,建立了描述多火源总体燃烧行为随火源间距和阵列大小变化规律的全局宏观模型。结果表明,给定阵列大小,全局平均燃烧速率随燃料面比率的变化能分为三个区域：高速增长区、线性区和衰减区,这是因为不同条件下空气卷吸受限效应与辐射热反馈增强效应相互竞争所导致的。本文进一步对比分析了全局与分层火源燃烧速率,发现两者随燃料面比率的变化趋势相似。本文还用阵列扩展方式模拟分析火灾蔓延,发现给定火源间距时,基本方阵燃烧速率随火源增多而单调提高,与实际火灾场景相符。