随着世界能源消耗量的日益增加以及全球污染排放要求的逐步提高，开发和设计替代燃料和高效低排放燃烧器已经成为燃烧科学与技术发展的当务之急。替代燃料和先进燃烧技术的研发必须建立在对燃料基础燃烧特性（如着火、火焰传播、熄火等）的充分认识的基础上。目前，混合燃料被广泛应用于先进发动机中。因此有必要系统深入地研究混合燃料的基础燃烧过程，揭示其中涉及的物理化学机制。化学反应、输运以及压力波是影响甚至控制燃料着火过程的重要因素。然而，目前对这些因素及其相互之间的耦合作用如何影响燃料着火过程还缺乏全面深入的认识。本论文以单组元燃料和双组元混合燃料的预混和非预混着火过程为研究对象，采用考虑复杂化学反应机理的数值模拟，研究并揭示了化学反应（包括高温和低温化学反应）、流场输运、压力波及其耦合作用对着火过程的影响。　　首先，本文研究了正癸烷/甲苯混合燃料的非稳态着火过程，揭示了混合燃料高温化学反应及流场输运对预混和非预混着火过程的影响。对于零维均质预混着火过程，甲苯掺混对正癸烷着火过程具有抑制作用，且着火延迟时间随甲苯混合比的变化存在两个明显不同的区域。敏感性分析和化学反应路径分析的结果表明，甲苯抑制着火过程主要是由基元反应C6H5CH3+H=C6H5CH2+H2和C6H5CH3+OH=C6H5CH2+H2O导致。对于非预混对冲着火过程，着火延迟时间则受到拉伸率和甲苯混合比的共同影响。由于输运作用会导致着火核中自由基和热量的损失，因此着火延迟时间会随着系统拉伸率的增加而明显增加。关于标量扩散率和敏感性分析的结果表明扩散输运在非预混着火中起到十分重要的作用，而且化学反应对着火过程的影响程度受流场输运的控制。　　其次，本文研究了添加氢气或二甲醚影响甲烷的预混和非预混非稳态着火过程的机理，分析了化学反应、流场输运及其耦合作用的影响。对于零维均质预混着火过程，掺混少量的二甲醚比掺混等量的氢气在促进甲烷着火方面更加有效，这是由于氢气和二甲醚在促进甲烷着火过程中涉及到不同的化学反应机理。与预混着火相反，对于非预混着火，掺混氢气则总是比掺混二甲醚能更有效地促进甲烷着火。这是因为氢气对甲烷的优先质量扩散显著提高了着火核当地的氢气含量，从而大大增强了助燃效果。而甲烷对二甲醚的优先质量扩散降低了着火核当地的二甲醚含量，导致二甲醚加速着火的效果被减弱。因此，混合燃料的非预混着火过程会受到燃料组分质量扩散的显著影响，所掺混助燃燃料的质量扩散会与加速着火的化学反应机理存在竞争关系。　　接下来，本文研究了二甲醚在预混和非预混条件下的非稳态着火过程，重点分析了低温化学反应与流场输运对着火过程以及负温度系数现象的影响。在零维均质预混着火过程中，着火分为两个阶段，分别由低温化学反应和高温化学反应所控制。低温化学反应与高温化学反应的相对强度随初始温度的变化最终导致了负温度系数现象的产生。在非预混着火过程中，受流场拉伸控制的输运过程对由低温化学反应控制的第一着火阶段几乎没有影响，而只会影响由高温化学反应控制的第二着火阶段，导致负温度系数现象被显著地抑制。另外，燃料与空气之间的温度梯度会进一步强化受流场拉伸控制的输运过程对着火过程和负温度系数特性的影响。　　最后，本文研究了温度梯度（包括热点和冷点情况）所引发的正庚烷异常着火燃烧过程，重点分析了负温度系数范围内冷点所引发的不同亚声速/超声速自着火模态，揭示了压力波对着火过程的影响。研究结果表明，初始温度梯度控制了低温化学反应过后的自着火模态。在平面情况下，随着冷点或热点温度梯度的增加，依次可以观察到超声速爆燃、爆轰、激波引发爆轰以及压力波引发超声速爆燃等自着火模态。在球形情况下，由于球形压力波在传播过程中不断减弱，爆轰波与平面情况相比更难产生，且强度更弱。研究结果表明，压力波/激波对所经过气体的压缩作用导致亚声速爆燃波前方的气体发生自着火，并最终演化为爆轰波或超声速爆燃波。因此，压力波/激波的压缩作用是决定自着火模态的重要因素。