阴燃是一种缓慢低温的无焰燃烧形式,多发生于受热易炭化的多孔燃料中,如泥炭、煤炭、聚氨酯泡沫等。相比于有焰燃烧,阴燃释放更多的有毒烟气,可由更弱的热源引发。在一定条件下,阴燃可突然转化为有焰燃烧,在极短的时间内吞没所有燃料,让人们猝不及防,带来更大的火灾危害。随着聚氨酯泡沫在家居住宅和工商业场所的广泛应用,其火灾安全问题受到越来越多的关注。对阴燃向明火转化的过程进行研究具有尤为重要的现实意义。前人关于聚氨酯泡沫阴燃的实验研究,通常是在竖直结构或者半开放的水平结构中进行的,但是这两种阴燃结构中的氧气供应模式明显不同。在实验中我们观察到聚氨酯泡沫在水平和竖直结构中的阴燃传播过程、以及能否向明火转化,存在明显差异。然而,在作者目前的文献调研中并没有发现有关泡沫阴燃水平传播与竖直传播过程中差异的对比研究,其中间状态——倾斜传播的阴燃的研究更是没有。本文在自然对流条件下,对商用软质聚氨酯泡沫的阴燃过程及其向明火转化的趋势进行了实验和数值模拟研究。采用四周密封、两端开口,可作一维近似假设的实验腔体放置泡沫材料。改变加热条件,若能引起阴燃反应开始并形成自维持传播,则认为阴燃点燃成功。选取合适的加热方案作为后续实验的点燃方案。实验观察到加热阶段对阴燃后期传播和是否发生向明火的转化几乎没有影响。在固定的加热方案（加热功率和加热时间）下,研究水平传播的阴燃过程。通过改变泡沫材料的长度和体积密度,定量讨论了阴燃过程中的温度、传播速度、质量变化、转明火的趋势（能否转明火,转化时间）等特征参数。解释了长度和体积密度是如何影响阴燃传播过程及转明火趋势的。发现阴燃过程从温度和传播方向上可分为两个阶段:第一阶段,阴燃前锋从加热器一端向材料末端传播,峰值温度约300℃左右;第二阶段,反应峰向加热器一端回传,温度较高,可达约530℃,甚至形成明火,温度可达约610℃。从渗透率和化学反应的角度解释了这两个阶段的区别和形成原因。改变材料的倾斜角度,研究倾斜传播和竖直传播的阴燃过程及其转明火趋势,与水平传播的阴燃过程进行比较。结果表明水平传播的阴燃反应较弱且不稳定,阴燃向明火的转化更易发生在有较强浮力流提供氧气的倾斜传播或竖直传播的阴燃过程中。随着材料倾斜角度的增加,阴燃向明火转化所需的时间减少,阴燃传播速度增加,因为通过浮力对流向阴燃反应区供应的氧气增加。在不同倾斜角度下,对阴燃局部传播速度随所处位置的变化进行了比较。定义了阴燃传播的等效平均速度,用来表示阴燃向明火转化的危险程度。通过在能量平衡方程中对浮力流的分析,提出了一个阴燃传播速度的表达式,证明了倾斜角度对阴燃传播速度的重要影响。结合热重分析,在经典的五步反应模型的基础上,提出了聚氨酯泡沫阴燃的六步反应模型。通过优化动力学方法确定了模型的动力学参数。使用开源软件Gpyro对水平阴燃实验过程观察到的独特的回传现象进行了数值模拟重现。证明了阴燃第二阶段的回传主要是由焦炭的氧化反应主导的,从化学反应的层面解释了阴燃过程中发生的变化,加深了对阴燃过程的认识。