惰性多孔介质中燃烧由于其燃烧效率高、火焰稳定性好、燃烧极限宽、污染物排放低、燃烧器体积小、负荷调节范围广等诸多优点，越来越受到世人的关注。然而，由于多孔固体材料复杂几何结构的限制，常规的测量手段无法满足多孔介质中燃烧测量的需求。　　 电容层析成像技术是近年来发展起来的一项基于电容敏感原理的过程成像技术，该技术具有非辐射、非侵入、系统简单、成本低、操作方便、采集速度快、适用范围广等优点，是目前过程成像技术研究的热点之一。　　 本文运用ECT方法，对蜂窝陶瓷燃烧室、泡沫陶瓷燃烧室以及小尺度多孔介质燃烧室中火焰分布进行可视化测量，将火焰的检测扩展到多维空间，为多孔介质燃烧技术提供了一种新的测量手段。同时，本文基于FLUENT6.3计算平台，结合其二次开发系统，对不同类型多孔介质燃烧室中温度场、速度场等参数的分布进行多维数值模拟。数值模拟结果，为探索ECT对火焰的感应机理以及惰性多孔介质中燃烧机理提供了重要的佐证。　　 主要完成了以下几方面的工作：　　 (1)为了实现不同类型多孔介质中火焰分布的测量，提出一种了基于陶瓷金属化的高温型ECT传感器，该型传感器具有采集信号强、噪音小、结构稳定、有利于高温环境参数检测等优点。　　 (2)对目前常用的电容层析成像图像重建算法进行总结，分析了各自的特点和局限性。以多孔介质燃烧实验用方形传感器和圆形传感器为原型建立几何模型，采用仿真的方法，确定适用于多孔介质中火焰分布测量的图像重建算法。　　 (3)在考虑带电粒子运动与电磁场之间耦合作用的基础上，建立了等离子体中带电粒子运动方程，推导了与火焰微观特性相关的介电系数表达式。在适当假设的前提下，提出了的火焰复等效介电系数的理论模型。该模型为火焰的ECT监测提供了重要的理论依据。　　 (4)运用电容层析成像方法，以非侵入的方式，对蜂窝陶瓷燃烧室中单/双火焰位置、尺寸及移动情况进行可视化测量，对蜂窝陶瓷燃烧室中不同燃烧强度的燃烧特性进行可视化测量。测量结果表明，ECT系统有能力测量和分辨多孔介质中火焰分布，利用ECT技术可以获得丰富而直观的火焰信息。对蜂窝陶瓷燃烧室中预混燃烧过程进行二维数值模拟，将ECT成像结果与数值模拟结果进行比较，为泡沫陶瓷燃烧室以及小尺度多孔介质燃烧室中火焰分布的测量和计算提供依据。　　 (5)运用电容层析成像方法，对几何结构复杂的泡沫陶瓷燃烧室中着火、熄火以及稳定燃烧特性进行可视化测量，对不同孔隙密度的均匀型泡沫陶瓷燃烧室以及不同孔径泡沫陶瓷组合的燃烧室中火焰分布进行可视化测量。测量结果表明，较佳的泡沫陶瓷孔隙密度是20PPI规格，较为理想的燃烧室内芯组合形式是渐变型组合。　　 (6)以FLUENT软件为构架，采用基于多孔介质模型的宏观模拟方法，通过在动量方程源项中添加阻力损失，对泡沫陶瓷燃烧室中流动、换热及燃烧特性进行数值模拟。针对基于多孔介质模型宏观模拟方法的不足，采用基于二维简化结构模型的微观模拟方法对混合型泡沫陶瓷燃烧室中甲烷-空气燃烧过程进行二维数值模拟。数值模拟结果与ECT测量结果相对照，为探索惰性多孔介质中的燃烧机理提供重要佐证。　　 (7)利用电容层析成像方法，对小尺度多孔介质燃烧室(厘米级)中各种燃烧现象以及不同流量下的燃烧特性进行可视化测量。结果表明，采用在燃烧空间填充较高孔隙率多孔介质以及空气预热的方法可以较为有效地克服微小尺度燃烧过程中出现的燃烧不稳定、点火困难等问题。以FLUENT软件为构架，将Fu提出的立方框架单元模型应用于流动、换热及燃烧的三维模拟，获得了小尺度多孔介质燃烧室中三维小火焰分布及火焰畸变效应，并从微观角度揭示了多孔介质中火焰结构的复杂性和多样性。