燃烧诊断与流场显示领域最新的研究热点和前沿方向,已延伸至研发同时满足非侵入式、多参量同步测量、定量计算、多维可视化等技术要求的燃烧流场显示、测量新方法。在光偏折层析技术和粒子图像测速技术(PIV)的基础上,设计单光路直流射流燃烧系统和多光路旋流射流燃烧系统;针对关键部件示踪粒子发生器和旋流燃烧器进行了设计与制作;探究了粒子运动对燃烧多参量同步测量的影响。基于光偏折CT采样原理同时获得直流射流燃烧火焰和光偏折叠栅条纹图;使用波前恢复图像处理方法提取光偏折投影信息;使用反演算法计算多截面的温度分布,利用可视化技术实现直流射流燃烧温度场的三维显示。基于粒子图像测速原理获取直流射流燃烧流场的粒子分布图和火焰形态图;使用PIV系统软件计算测量截面燃烧流场的速度矢量图;通过数据处理实现燃烧流场的速度云图、流线图的显示。通过对实验结果的分析可知:当燃料一定时,提高空气侧的粒子浓度,火焰高度随空气侧流量的增大而降低,达到一定程度出现振荡,由稳态向非稳态过渡;叠栅条纹图质量随着粒子浓度的提高开始下降,条纹开始模糊,提取条纹开始出现黏连现象;相对于PIV测速来说,粒子浓度过低,会出现局部坏点。燃料侧的卷吸效应对火焰燃烧区域粒子浓度分布有限,需要在燃料侧安装粒子发生器或旋流叶片,增强火焰内部粒子浓度。通过像素配准的方法,实现了燃烧场的温度场和速度场的匹配。本论文的方法和技术成果将助益于改良燃烧反应机制、设计和优化新型燃烧装置、发展燃烧监测和控制策略,有望在能源、动力、环境、信息等领域具有广阔的应用前景。