分形是研究复杂、不规则物体自相似性的一门学科,而湍流燃烧正是不断产生皱折、破碎的不规则现象,因此分形用于湍流燃烧引起了人们的兴趣。本文对分形的形成、基本概念做了简单的介绍,通过光学发动机系统拍摄燃烧照片,对分形的一些尚不确定的基本概念进行讨论与研究,同时用分形模型作为燃烧模型进行BOOST的一维模拟.本文介绍了可以拍摄燃烧火焰照片的光学发动机系统,将春风水冷250发动机改造成电喷、可变点火提前角、可精确控制冷却液温度的光学发动机,开发同步拍摄程序,计算每幅照片的精确位置。在燃烧图像的处理方面本文作了深入的研究,对燃烧图像首先进行了对比度扩展处理和中值滤波处理,选用合适的阈值选取方法进行二值化,然后提取火焰峰面边界,编辑MATLAB程序,比较分析了不同分维计算方法(数盒子法、差分数盒子法、尺规面积法、面积法)的优缺点;计算出火焰的分形维数、内截点和外截点;改变光学发动机的工况(点火提前角、空燃比、转速),研究分形参数的变化规律;利用分形理论计算火焰的湍流燃烧面积、湍流传播速度、火焰厚度;通过计算结果的对比发现,内截点(3~15mm)正比于火焰厚度,外截点(20~40mm)与层流火焰面积成正比。利用AVL-BOOST软件建立一维模型,通过实验对比验证了分形模型的可靠性,利用模型进行变工况模拟,得到了分形维数变化规律,与燃烧火焰图像分析所得到的结论相同,并根据分形维数的变化规律分析其他参数的变化以及整机性能的变化。