单位质量的氢气和碳氢燃料所蕴含的能量比化学电池高几十倍,因此,基于燃烧的微小动力系统有潜力成为未来微型设备的动力源。但微小尺度燃烧面临气体停留时间短、层流流动气体混合慢、壁面散热损失和自由基淬熄效应增强等问题,给火焰稳定性带来严峻挑战。对微小尺度火焰特性和稳燃方法的研究具有重要的理论意义和应用价值。非预混燃烧在设备小型化和安全性上比预混燃烧更有优势,然而,目前关于微小尺度条件下非预混燃烧的基础研究还远远不足,同时非预混火焰的稳燃方法研究也没有系统地开展。在微小尺度燃烧研究中,数值模拟可以对实验中难以测得的物理量进行定量分析,有助于揭示相关火焰特性形成的内在机制,系统研究各种参数的影响。鉴于此,本文采用数值模拟方法对平板型微小通道内的非预混燃烧特性展开系统研究,深入分析进气参数、结构参数和物性参数对非预混火焰特性的影响,探究开缝钝体、多孔介质和壁面催化对非预混火焰稳定性的作用机制。论文主要研究发现如下:（1）平板型微小燃烧器的燃烧效率主要受气体混合程度影响,而气体混合主要依靠分子扩散,因此在较小进气速度和较低通道高度时燃烧效率较高。脱火极限主要受气体混合和隔板下游低速区的影响,随通道高度增加而单调减小。吹熄极限受气体混合和壁面散热损失的耦合作用,随通道高度增加呈非单调变化。具体来说,通道高度为0.6 mm、1.0 mm和1.4 mm时,火焰吹熄极限分别为11.1 m/s、17.4 m/s和12.0 m/s。（2）带开缝钝体的平板型微小燃烧器中,钝体扰流导致气体的湍流流动,随钝体阻塞比增大,回流强度增大,气体混合加快,有利于稳定火焰。但阻塞比过大也会产生强烈的拉伸效应,导致局部熄火和火焰拉断。这正反两方面效应使得中等大小的阻塞比能获得较大的火焰吹熄极限。具体来说,钝体阻塞比为0.45、0.55和0.64时,吹熄极限分别为17.5 m/s、34 m/s和32 m/s。（3）填充多孔介质的平板型微小燃烧器内,质弥散效应显著改善了气体的混合特性,通道高度对气体混合的影响减弱。与自由通道相比,火焰位于燃烧器上游,表明其稳定性大大增强。增加通道高度和名义当量比,都能扩大燃烧器的稳燃范围。随着孔隙率的增加,可燃速度下限和上限均降低。（4）在通道高度远小于甲烷/空气气相反应淬熄直径的微小平板型催化燃烧器中,气相反应很弱,催化反应起决定性作用,而且主要发生在燃料进气侧壁面,导致燃烧效率较低。通道高度增大时,燃烧器内最高温度和燃烧效率先增大后减小。富燃和增加氧气浓度能够显著增大燃烧效率。富燃可以提高催化反应强度,使氧化剂侧壁面也能发生显著催化反应;增加氧气浓度可以同时提高气相反应和催化反应强度。（5）在对称结构的微小平板型催化燃烧器中,进口被两块隔板分为三个进气通道。由于上、下两侧为甲烷进气通道,催化壁面附近处于富燃氛围,壁面上O（s）的覆盖率很小,促进了催化反应的发生,壁面温度和燃烧效率明显提升。随着进气速度的增大,燃烧效率降低,壁面辐射能和辐射效率先增加后降低。贫燃工况下,过量氧气使通道中下游近壁面处的当量比降低,导致壁面上O（s）覆盖率突升,催化反应强度突降。壁面辐射效率随材料导热系数的增大先增加后减小,而燃烧效率则变化不大。随着壁面发射率的增大,燃烧效率略有降低,壁面温度明显下降,但辐射效率增大。总之,本文研究表明微小尺度非预混火焰特性受到多种物理化学机制的耦合作用,稳燃极限、燃烧效率和热效率在参数改变时可能产生非单调变化。开缝钝体、多孔介质和壁面催化通过不同的物理、化学机制增强了非预混燃烧的火焰稳定性。本文研究结果能够丰富微小尺度非预混燃烧的基础理论,并指导非预混燃烧器的设计和运行。