合成气是一种洁净的可再生燃料。因其来源广泛、燃烧效率高、污染排放少,被认为是一种潜力巨大的可替代燃料而受到广大学者的关注。合成气的主要可燃成分为氢气和一氧化碳,但因其气化工艺与气化原材料的差异导致其组成成分及含量变化较大,因此其燃爆特性复杂且极具爆炸危险性。为实现合成气的安全利用,亟需对其燃爆特性开展相关的研究工作。基于小尺寸实验平台,本文对合成气-空气预混爆炸火焰在管道内的传播动力学特征开展了细致的研究工作。（1）当量比和氢气体积分数显著影响合成气-空气预混爆炸火焰传播时间、最大火焰传播速度和最大爆炸超压。合成气-空气预混爆炸火焰在管道中传播时间随着氢气体积分数的增大而减小,且在氢气体积分数较小时（<0.5）时对火焰传播时间影响较为剧烈,在氢气体积分数较大时（≥0.5）对火焰传播时间影响较为舒缓。最大爆炸超压随氢气体积分数的增加呈线性增长。对于当量比的影响,当氢气体积分数较小时（<0.5）,最短火焰传播时间、最大火焰传播速度和最大爆炸超压在当量比为2.0时获得;当氢气体积分数较大时（≥0.5）,最短火焰传播时间、最大火焰传播速度和最大爆炸压力在当量比为1.5时获得。（2）管道边界条件、障碍物和点火位置对合成气-空气预混爆炸火焰传播动力学特征有重要影响。管道下游开口缓和火焰振荡、缩短火焰传播时间、降低最大爆炸超压,但增大火焰传播速度。管道两端开口能够抑制火焰的加速与振荡,且当点火位置靠近一端开口时,这种抑制作用更加显著。障碍物改变合成气-空气预混爆炸火焰结构,缩短火焰传播时间,但增大火焰传播速度和最大爆炸超压。（3）障碍物管道和两端开口管道内郁金香火焰是一种由流体相互竞争引起的典型水力动力学现象。火焰通过障碍物后,向障碍物附近卷吸的小火焰单元与向未燃区传播的小火焰单元相互竞争导致障碍物火焰前锋的反转。障碍物促进了郁金香火焰的形成。两端开口管道中,处于负压振荡的超压曲线P1证实了左右两侧火焰传播过程中存在显著的流体竞争。此外,半开口管道中的火焰传播至管道侧壁后出现显著的失稳、拉伸现象证实压力波并不能直接作用于火焰面,迫使火焰前锋反转与变形,支持郁金香火焰是一种典型的流体水力动力学现象。（4）在半开口管道中发现扭曲郁金香火焰现象,表明扭曲郁金香火焰能够同时形成于闭口管道与半开口管道中,但二者具有不同的形成与发展机制。闭口管道中,扭曲郁金香火焰仅形成于最大火焰速度大于31.27 m·s-1的工况中;平板火焰形成时间与扭曲郁金香火焰起始时间间隔为一恒定常数;火焰尖端速度与超压曲线相互吻合;这些特征表明闭口管道内的扭曲郁金香火焰是一种典型的压力波相关现象,压力波是导致扭曲郁金香火焰重复的直接原因。半开口管道中郁金香火焰仅出现一次扭曲过程。半开口管道中扭曲郁金香火焰形成于超压上升阶段且未出现显著的振荡特征。由管道外部气流向管内火焰冲击产生的Kelvin-Helmholtz不稳定性是导致半开口管道中郁金香火焰扭曲的主要原因。（5）压力波在合成气-空气预混爆炸火焰的加速与振荡过程中起着关键性的作用。当火焰由开口端向另一开口传播时,在无压力波扰动作用下,合成气-空气预混爆炸火焰将保持匀速向前发展。此时,Darrieus-Landau不稳定性和浮力作用是影响合成气-空气预混爆炸火焰传播的主要因素。当火焰由开口端向闭口端传播时,压力波与火焰面耦合作用导致合成气-空气预混爆炸火焰出现强劲的加速与剧烈的振荡特征。（6）采用现有的火焰传播模型对合成气-空气预混爆炸火焰传播动力学特征进行预测。火焰不稳定性与火焰-管道壁面耦合作用对合成气-空气预混爆炸火焰传播模型具有较大的影响。在贫燃条件下,热-扩散不稳定性显著影响合成气-空气预混爆炸火焰尖端动态特征和火焰传播至管道侧壁时间,导致模型结果大于实验结果。在贫燃或大当量比（Φ=0.6、Φ=2.5和Φ=3.0）时,火焰与管道壁面耦合导致的热量损失显著影响火焰前锋的反转。