声学测温技术作为一种新型的高效、低成本、非接触测温技术，具有良好的应用前景。国际上声学测温技术已应用于监测电站及工业锅炉炉膛温度。除可靠的温度场重建算法外，准确重建炉内温度场有两个关键的因素，其一是声波传播时间的精确获取，其二，由于声波在炉内温度梯度场中的传播路径是弯曲的，温度场重建算法须考虑声波路径的“折射效应”。本文从声传播基础理论出发，模拟研究声波法测量炉内温度场的正问题，即声波在温度梯度场中的传播特性，并得出声波在温度场中的传播时间和传播路径，为声波法重建温度场提供基础参考。基于有限元多物理场分析软件COMSOL Multiphysics及波动方程建立了声波在温度场中传播模型。构建合理声源以模拟和优化实际中脉冲声信号；采用不同的边界条件，以研究实际炉膛壁面对声传播和声速的影响。基于声源发射点和接收点的声压信号，采用互相关函数法求出声波在场内的传播时间。分别模拟了一脉冲声波在炉内典型的单峰及火山口状断面二维温度场条件下的传播过程，获得了声波波阵面及路径弯曲的可视化结果，表明声波路径背向高温区弯曲且温度梯度越大弯曲越剧烈。为验证模拟结果，建立了基于费马原理的声线方程理论模型，积分求出其声传播时间，与前述COMSOL模拟的声传播时间比较，二者偏差在1%以内。分析了两种方法结果存在误差的原因，即数值模拟中声源点声压信号向前偏移造成的，其中声源处网格尺寸越小、温度越高，向前偏移越多，相应模拟结果误差越大。最后研究了模型宽度和边界对声速的影响，在一定范围内，模型宽度越小，声速变化越大；采用硬边界条件时，边界处的声速发生较大变化。本文初步模拟及理论研究了声波法测量炉内温度场的基础问题，也为进一步考虑炉内温度场、空气速度场及燃烧介质成分耦合场的声传播特性研究提供了基础。