液雾燃烧广泛应用于工业、后勤保障和应急救援等领域。在高原地区,低气压环境对水平喷雾火焰结构的影响及其变化机制尚未明确。研究低压环境下的喷雾燃烧问题不仅能丰富两相流燃烧理论体系,而且对高原加热技术的工程应用有重要指导意义。本文以水平喷雾燃油燃烧器为研究对象,采用理论分析、实验研究和数值计算相结合的方法,对低气压环境下水平射流柴油喷雾燃烧机制及火焰结构变化规律进行了研究。首先,不考虑燃料的雾化蒸发过程,推导了强制旋流供风水平喷雾火焰的迹线方程解析式,并求得数值解。理论分析了火焰迹线与抬升特征随大气压力变化的规律并进行了实验验证。研究表明:不同大气压力下保持额定空气体积流量时火焰迹线重合;保持相同当量比,迹线抬升斜率与大气压力呈正比;任意两个大气压力下火焰迹线重合,则当量比之比等于空气密度的反比。其次,构建了低气压舱内的水平射流喷雾燃烧实验系统。通过均匀试验进行了多元相关性分析,得到不同参数影响火焰结构变化的主次因素。通过热电偶采集火焰温度、MATLAB编程计算得到连续火焰图像的概率分布云图,在0.05-0.10MPa大气压下分别保持额定空气体积流量和恒定当量比,研究了水平喷雾火焰形态和温度特性。提出分别用特征斜率k和kf表征水平喷雾火焰整体及火焰波动的抬升特征,用无量纲火焰波动特征参数β作为火焰稳定性的评价因子。研究发现:当量比保持不变时火焰稳定性随大气压降低而变差;在高海拔地区,燃烧筒直径和旋流强度需要适度增大;水平喷雾火焰的无量纲三区域理论（回流区、连续性火焰区和浮力羽流火焰区）能够较好地描述低气压下火焰迹线温度特征分布。基于离散相（DPM）随机轨道模型,采用大涡模拟（LES）联合概率密度函数（PDF）对分别保持额定空气体积流量和恒定当量比时的水平喷雾火焰进行数值计算。从多液滴的燃烧时间、燃烧路径及燃烧路径速率的微观角度揭示了不同大气压下的燃烧特性。最大液滴燃烧时间和路径控制不同大气压力下的水平喷雾火焰长度;从组分变化角度分析了火焰的燃烧变化机制;平均液滴群燃烧路径长度Ld-ave越长表征燃烧效果越不理想,Ld-ave应控制在85mm以下;密度分布能更好地揭示浮力羽流火焰区域的形态变化机制。为深入探究当量比对不同低气压水平喷雾火焰的影响,以0.05MPa和0.08MPa为定量大气压进行了实验研究,揭示了不同当量比和大气压力下的火焰演变规律。结果表明:水平喷雾火焰中大气压力对夹带系数的影响弱于当量比;火焰稳定性随大气压力降低的变化主要体现在回流区火焰温度下降;0.05MPa大气压时,若需迹线长度与0.08MPa时相等,当量比之比为1.15。最后,为探究现役柴油燃烧器在高原应用存在的火焰过长、温度低和燃烧不稳定等关键理论与技术问题,更科学地从理论层面指导高原燃烧器设计,研究了0.05MPa大气压力时不同喷雾锥角、喷油压力、二次风比例和功率条件下的火焰形态及温度分布特征规律。揭示了极低大气压力下不同操作参数影响火焰形态的波动及稳定性机制,提出高原燃烧器使用及设计原则。建立了包含大气压力、当量比、油耗和各操作参数的全局火焰迹线长度半经验显式数学方程。