射流火焰是燃烧和火灾领域的经典研究课题,常见于室外燃气管道泄漏所引发的扩散射流火灾。由于管道破裂点位置不同,火焰喷出的方向也相应不同,且往往受到环境风的作用,火焰发展较为复杂,呈现出与无风射流截然不同的燃烧状态和形态特征,为明火探测、火灾防控预警和消防救援带来挑战。前人关于环境风作用下扩散射流火焰的研究,或仅注意到风的影响,或仅将倾斜角度作为变量,尚未建立一个综合的模型来表征二者协同作用对火焰形态特征参数的影响。因此,研究环境风作用下喷射角度对扩散射流火焰的影响,在工程上和学术上都具有重要意义。本文立足现实场景,采用理论分析与实验研究相结合的方法,揭示了环境风、射流初始动量与火焰浮力三者耦合作用下的火焰形态特征参数演化规律,量化了环境风和倾斜角度对火焰发展的影响,建立了相应的火焰尺度预测模型。研究结果丰富了不同边界条件下扩散射流火焰发展动力学理论,为燃气管道火灾防治和工业扩散射流燃烧设备设计运行提供理论指导和数据支撑。本文的主要研究内容如下:（1）研究了环境风作用下竖直上喷扩散射流火焰下洗行为,分析了火焰下洗长度演化规律。发现当环境风速不变时,增大射流燃料出口速度,火焰下洗长度先增大而后减小,直至完全消失,呈现出转折的规律。首先,通过喷嘴背风侧流场和火焰发展物理模型分析,揭示了这一转折的物理机制,即下洗火焰经历了从燃料供给主控到负压区拖曳作用主控的转变。其次,提出表征上述两种主控阶段的无量纲参数,建立了火焰下洗长度达到最大所对应的临界条件的数学表征模型,结合前人关于下洗发生的临界工况模型,将火焰下洗长度演化过程分为尚未发生、逐渐增大和逐渐减小三个阶段。最后,根据临界条件关系式,进一步建立环境风作用下竖直上喷扩散射流火焰最大下洗长度的数学表征模型。（2）研究了同向环境风作用下水平扩散射流火焰形态特征参数演化规律,分析了环境风与射流出口速度方向相同这一条件下火焰水平长度及竖直高度的变化情况。实验结果表明,相比于无风条件下的水平扩散射流火焰,环境风将火焰水平推至下游,使得火焰水平长度增大,相应地,火焰竖直高度减少。首先,根据守恒定律,建立火焰发展的控制方程组,通过将实验数据与基于该方程组的数值计算结果进行对比,验证了方程的可靠性,进而推导出影响火焰发展的三种特征长度。其次,环境风速弗劳德数,提出火焰径向扩展公式,量化了环境风对火焰卷吸的抑制作用,根据Quintiere经典公式建立了火焰水平喷射长度的预测模型。最后,将火焰高度与浮力作用相联系,根据提出的环境风作用长度,建立了基于理查德森数的火焰竖直高度预测模型。（3）研究了环境风作用下倾斜扩散射流火焰形态特征参数演化规律,分析了射流倾斜角度和环境风耦合作用下火焰水平长度和竖直高度的变化情况。对于水平长度,通过解耦的思想,分别分析了倾斜角度和环境风速对火焰发展的内在影响机制,建立了耦合条件下的火焰水平喷射长度无量纲模型。对于火焰竖直高度,根据火焰发展物理模型,将火焰分为射流动量主控和环境风主控两个区域,分别引入倾斜角度系数和各影响机制的特征尺度,建立了射流倾斜角度和环境风耦合影响下的火焰高度模型。