随着MEMS技术的迅速发展，开发高效、持久的微能源系统已经成为该领域研究的首要目标。基于碳氢燃料燃烧的微能源系统具有很高的能量密度，有着非常广阔的应用前景，是当前的研究热点。这种系统的核心部件是微燃烧器，是决定整个微能源系统能量转换效率的重要环节，因此微燃烧器的设计和制造就成为开发微能源系统的关键。微燃烧器的燃烧室尺寸在毫米到厘米级，一般存在反应停留时间变短，壁面热损增大、化学熄火影响加剧等问题，这些因素会导致微火焰不稳定甚至熄火。本论文主要针对其中的壁面化学熄火问题展开研究，探索微通道中导致火焰化学熄火的淬熄机制。通过实际火焰测量和数值解析，探索壁面附近自由基行为与火焰淬熄之间的内在关联，分析火焰和壁面之间的化学效应和热效应耦合对火焰稳定性的影响规律，进一步完善微尺度火焰的化学熄火机理。　　 论文首先从MEMS及微能源系统、微燃烧器技术研究现状及存在问题、微燃烧研究现状等几方面综述了当前国内外的主要研究成果和研究进展。通过分析发现，相对于热熄火(Thermalquenching)，当前对于微尺度火焰中由于在壁面附近自由基失活而导致化学熄火（Chemicalquenching）的研究相对较少。化学熄火发生时对壁面附近的自由基行为及其对火焰传播和熄火的影响机理，实验上还缺乏足够的数据，数值解析方面的工作也较少。为了进一步改善更小尺度下的微燃烧器件的可燃极限，除了壁面对火焰的热效应之外，有必要对壁面的化学效应展开深入的研究。　　 论文第二章以甲烷/空气预混平面火焰为研究对象，实验考察了火焰顶端外加壁面的温度变化对平面火焰熄火特性的影响。实验结果表明，随着加热板壁面温度的升高，平面火焰熄火距离逐渐减少，反映了壁面对微火焰的热熄火效应，但本实验并没有获得靠近壁面处化学熄火存在和强弱的证据。　　 为此，论文第三章以两个平行壁面之间甲烷/空气预混气形成的狭缝微火焰为研究对象，进一步实验考察了包括壁面温度、材质（氧化锆、硅以及不锈钢）以及粗糙度在内的不同壁面条件对微火焰熄火特性的影响。实验发现随着壁面温度的改变，不同壁面材料对熄火距离的影响规律不同，由于材料的导热性能和熄火距离之间并不直接相关，因此，壁面材料对微火焰存在着化学影响。通过对燃烧前后不同材料的表面结构以及化学组成进行的X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)对比分析，发现材料表面上的化学吸附羟基对化学熄火起着重要的作用。在相同的壁面温度下，材料表面上化学吸附氧越高，熄火距离越小，反之亦然。随着壁面温度升高，不同材料表面的化学吸附羟基覆盖率及其解吸速率不同导致表面自由基捕获点变化规律的不同，进而对不同材质壁面下的熄火距离变化趋势产生不同的影响。此外，表面粗糙度也会影响材料表面的吸附特性而产生不同的化学熄火效应。　　 为了揭示壁面附近OH自由基行为与火焰熄火之间的关联，论文第四章利用OH-PLIF技术测量了两平行壁面之间甲烷/空气预混火焰的OH荧光强度（浓度）分布。实验表明:壁面附近的OH浓度是决定熄火距离的关键因素，OH浓度越高，火焰越稳定，熄火距离越小，反之亦然。火焰中的OH浓度峰值只表示中心火焰的强弱，对熄火距离并没有直接的影响。此外，相对与粗糙表面，相同条件下在光滑壁面附近存在较高浓度的OH自由基，使得壁面的化学熄火效应减弱，熄火距离更小。　　 论文第五章建立了考虑火焰中活性自由基与壁面相互作用的二维数值模拟程序，分别考察了等温和散热条件时壁面反应对微通道内氢气/空气预混火焰的影响。计算中气相燃烧采用氢气详细基元反应动力学机理，壁面反应采用改进的氢气壁面反应机理，即在原有机理基础上增加异种自由基在壁面相互发生的反应，改进机理包含5个吸附反应和7个解附反应。计算结果表明:等温壁面时，壁面反应会大量消耗壁面附近的H、O及OH等自由基，导致燃烧反应减弱，靠近壁面处放热量减少甚至消失，进而使火焰总的热量释放率变小，火焰温度及传播速度降低，火焰拉伸减弱。当壁面处于散热条件时，由于壁面反应导致壁面附近的大量自由基被壁面吸附并消耗，微通道中出现了明显的指向壁面的自由基等物质扩散流，使得气相中的自由基，尤其是H的浓度大幅降低，进而改变了火焰结构。总之，壁面反应不但能够引起着火延迟，还能引起熄火点提前，从而降低了微火焰稳燃极限。燃烧空间的尺度越小，这种影响会越明显。