随着社会经济的发展,能源与环境问题日益严峻。低温燃烧由于具有能有效提高能源转换效率、降低污染物排放等独特优势,而被视为燃烧技术的重要发展方向。然而,燃料低温氧化过程的高度复杂性,致使人们对其作用机制的认识尚不清晰,严重阻碍了低温燃烧技术的发展。受低温反应动力学控制的燃料自燃及冷焰特性直接关系到低温燃烧过程的安全性、可靠性及经济性,因此成为燃烧低温动力学研究中关注的焦点问题。针对目前碳氢燃料冷焰燃烧实验数据的缺乏,以及对其形成与发展机制认识的不足,使用定容燃烧实验台研究了典型燃料冷焰形成与发展的过程,并分析了影响其基本特性的关键因素;随后基于详细动力学机理分析了影响碳氢燃料冷焰特性的关键反应路径;最后,研究了添加典型组分对碳氢燃料冷着火过程的促进及抑制机制。主要的工作和成果如下:（1）设计并搭建了定容燃烧实验台,对甲烷和二甲醚在不同初始压力、温度、当量比等工况下的低温氧化特性进行实验研究,得到了不同工况下对应的着火极限,并绘制出燃料冷着火工况范围图。结果表明,燃料在极富燃和极贫燃条件下均会出现冷着火;与贫燃工况相比,在富燃工况,冷着火可在更宽的压力范围存在;同时,冷着火区的压力下限随着初始温度的升高而降低。（2）使用不同的反应动力学模型对甲烷低温着火过程进行了详细的数值模拟,通过模拟结果与实验数据的对比,筛选出能够较为准确地描述甲烷冷着火过程的动力学机理;并使用该机理进行甲烷冷着火特性的模拟研究,重点分析了热损失对甲烷低温着火方式的影响,同时通过敏感性分析和路径分析得到影响其着火特性的关键反应路径。研究结果表明,甲烷的低温着火存在热着火、两次冷着火和一次冷着火三种着火方式;影响甲烷冷着火特性的关键路径是:CH3→CH3O2→CH3O2H→CH2O和CH3→CH3O→CH2O。（3）使用不同的反应动力学模型对二甲醚低温预混和扩散着火过程进行了数值模拟,通过模拟结果与实验数据的对比分析,对二甲醚动力学机理进行优化,优化后的机理能较准确地反映二甲醚冷着火特性,并使用该机理进行二甲醚冷着火过程的热释放分析及路径分析。结果表明,影响二甲醚冷着火特性的关键路径是:CH3OCH3→CH3OCH2→CH3OCH2O2→CH2OCH2O2H→O2CH3OCH2O2H→HO2CH2OC HO→OCH2OCHO、CH2OCH2O2H→HO2CH2OCHO、CH3OCH2O2→CH3OCHO/CH2O以及CH3OCH2→CH2O。（4）对正庚烷的对冲扩散冷着火过程进行模拟,研究不同燃料/氮气的占比、燃料和氧化剂的初始速度对正庚烷着火特性的影响,并对正庚烷冷着火过程进行热释放分析和路径分析;分析添加臭氧和甲醇对正庚烷冷着火过程的影响。结果表明,正庚烷低温氧化过程存在具有双热释放峰值的冷焰、具有双热释放峰值的热焰和具有单热释放峰值的冷焰三种不同类型的火焰;正庚烷冷着火过程的关键路径是燃料自由基的生成→燃料自由基氧化为过氧烷基→过氧化物的同分异构→氢过氧化物二次加氧→二次加氧后的产物裂解→醛类物质的裂解以及小分子燃料自由基的再次氧化;臭氧通过在低温条件下分解产生的O自由基,对冷着火过程起到加速作用,并且导致正庚烷低温氧化过程产生三阶着火现象;甲醇通过抑制OH自由基的生成,来降低正庚烷低温氧化速率。本文所获得的实验结果为燃料低温氧化动力学机理的发展提供了数据支撑,燃料低温氧化关键反应路径的揭示能有效地促进对碳氢燃料冷焰特性的深刻理解,对添加剂影响碳氢燃料低温氧化动力学机制的认识为研发碳氢燃料的冷焰调控技术提供了理论支撑。