生物质燃料的碳中和与可再生属性,可为实现“双碳”战略目标发挥积极作用。第二代含氧生物质燃料2-甲基四氢呋喃（2-MTHF）是一种环醚,近年来,其因清洁、持续和可再生等特点被认为是极具潜力的替代燃料。制备工艺取得的重大突破将推动其广泛应用。燃料在实际生产、使用及存储过程中,一般采用加压方式。如遇意外,极易发生高压泄漏等火灾事故。因此,开展2-MTHF在不同压力下预混燃烧特性及火焰抑制的研究,对其火灾安全具有重要意义。压力对于燃烧具有十分重要的影响,其不仅可以影响反应速率和层流火焰传播速度,还会使火焰受到的胞状不稳定性扰动发生改变。火焰前锋面在自身不稳定性及外界扰动的作用下会生成大量褶皱、裂纹和胞状结构,这些结构会随着火焰的扩展不断加密,火焰前锋表面积随之迅速增大,导致火焰进入自加速传播模式。胞状不稳定性是火焰自湍化发生的前兆,甚至会导致爆燃及爆炸。球形火焰法是研究层流预混燃烧特性的重要方法之一,其可实现高温高压及宽当量比工况下层流火焰传播速度的精确测量和胞状不稳定性研究。宽压力范围的层流火焰传播速度是验证和完善燃烧反应机理模型的重要依据,也是湍流燃烧及火灾仿真的重要输入参数。2-MTHF燃烧特性研究工作开展较晚,不同压力下基础实验数据尚未完善,胞状不稳定性演变规律及火焰抑制的研究也十分匮乏。基于此,本文建立和完善了实验及数值计算平台,对不同压力下2-MTHF球形火焰传播特性及抑制方法展开了详细研究。主要内容如下:升级了燃烧弹实验系统。为降低重复实验引入的当量比波动,改造了进气管路,增设了外置预混罐,单次配气可实现多次测量,提高了实验效率;针对高沸点液体燃料的汽化问题,为燃烧弹及预混腔定制了可拆卸式的加热套,扩充了实验的边界条件;建立了实验不确定度分析方法。针对灭火剂耦合燃料后详细机理的计算发散问题,提出了耦合组分关联及敏感性分析的MLOC-S简化模型,实现了多点非线性映射的程序编写,可对复杂机理进行可靠简化。研究了压力对于2-MTHF预混球形火焰传播速度及前锋面胞状结构演变的影响规律。提供了宽压力及当量比范围的基础实验数据,发现Moshammer与Wang机理无法实现对氦气稀释环境下层流火焰传播速度的精准预测。基于此,本文修正了详细机理中的部分三体反应系数,拓宽了预测模型的适用范围。通过对火焰锋面失稳特性参数的提取,实现了火焰失稳临界尺寸的定量化测量。2-丁酮（MEK）是第二代含氧生物质燃料的典型直链代表,同样具有替代传统燃料的潜能。为进一步分析碳链结构对火焰传播特性的影响规律,开展了 2-MTHF（环链）与MEK（直链）的对比实验及分析。结果表明压力的提高可显著抑制两种燃料的火焰传播速度,同时会加速火焰的失稳。不同的是,MEK火焰比2-MTHF火焰更早地进入自加速阶段。研究了二氧化碳（CO2）、氮气（N2）和氦气（He）三种稀释气的添加对2-MTHF火焰的抑制规律。结果表明三者对2-MTHF层流火焰传播速度的抑制效率排序为:CO2＞N2＞He。分析了稀释气种类和稀释比例对火焰前锋面裂纹及胞状结构生成的抑制作用,对比发现:三种稀释气体对胞状不稳定性的抑制效率排序为:He＞CO2＞N2。实际应用中,选取CO2作稀释剂可高效抑制火焰传播,而He的稀释则可高效抑制火焰传播过程中的胞状不稳定性。研究了清洁高效的哈龙替代灭火剂甲基膦酸二甲酯（DMMP）对2-MTHF火焰的抑制效率。基于MLOC-S法简化了 2-MTHF的详细机理,构建了包含96种组分和333步基元反应的Mech-F。利用DMMP与Mech-F的耦合机理对DMMP的灭火效率开展了研究,发现当DMMP添加量Xd＞1.0%时,火焰速度降幅减小,抑制效率呈现“饱和”效应。解耦了 DMMP的物理效应与化学效应,分析了其对极贫燃火焰的化学促燃现象。探讨了 DMMP的添加对火焰胞状不稳定性的抑制机制,相比之下,DMMP对延迟贫燃火焰失稳的效率要高于富燃火焰。本文的主要创新点和贡献在于:建立了研究2-MTHF球形火焰传播及抑制的先进实验和理论平台。提供了宽压力范围的基础实验数据集,修正了详细反应动力学机理,揭示了球形火焰胞状不稳定性的演变规律。以2-MTHF燃烧特性的研究为基础,进一步开展了对其火焰的物理稀释及化学抑制研究,提出了基于多点非线性映射的MLOC-S简化模型,构建了高可靠度的2-MTHF简化机理,为湍流燃烧仿真提供了重要输入文件。