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船舶机舱是发生火灾最频繁的位置之一,并且由于船舶的特殊性,一旦发生会造成重大的人员伤亡和经济损失。前人开展了大量的船舶机舱等封闭空间的油池火实验研究,探究了全封闭和顶部开口封闭空间油池火的燃烧特性、烟气特性等。然而,实际的机舱火灾中,也常会出现因管道泄漏而产生燃油喷雾,遇到明火形成喷雾火,相比于油池火,喷雾火的危险性更大,具有更高的释放速率和燃烧效率,能在短时间内释放大量的热量,火焰温度和气体温度急剧升高,同时可能产生巨大的超压,最终造成严重的破坏。但是关于封闭空间喷雾火及喷雾爆燃的研究非常有限,比较深入的实验研究几乎没有。因此,有必要深入开展船舶机舱封闭空间的喷雾火及喷雾爆燃的实验研究。本文围绕船舶受限空间喷雾火及爆燃特性,采用自主设计的一个尺寸为2 m ×2 m × 2 m的封闭舱并通过改变喷射压力和顶部开口尺寸（顶部有可移动顶板,可形成开口尺寸为:40×40 cm2、60×60 cm2、80×80 cm2）开展了一系列的受限空间的喷雾火燃烧行为和喷雾爆燃特性的实验研究来探究喷雾火的火焰图像、火焰高度、火焰温度、封闭舱内的气体温度、氧气浓度、超压的变化规律和封闭空间喷雾爆燃特性。主要工作和结论如下:开展了顶部开口封闭空间喷雾火的实验研究,研究了受限空间喷雾火的形成、发展、熄灭的演变规律,进一步探究了火焰和环境相关参数的变化规律,发展喷雾火相关参数的预测模型,分析喷雾火熄灭条件、爆燃机理及条件。发现喷雾燃烧根据火焰图像演化过程可以分成初始增长阶段、相对稳定阶段和自熄灭阶段,相对稳定阶段的平均火焰高度随着喷射压力的增大而增大,而受开口尺寸的影响较小,同时建立了平均火焰高度的预测模型。对于火焰温度,发现喷雾火焰可以分为连续火焰区、间歇火焰区和羽流区,不同区域受到开口尺寸和喷射压力的影响不同,各火焰区的温度均随着喷射压力的增大而增大,但只有连续区和间歇区的火焰温度随着开口尺寸的增大而增大,而火羽流区的温度反而随着开口尺寸的增大而减小。综合考虑到开口尺寸和喷射压力对火焰温度影响,建立了耦合开口尺寸和喷射压力的火焰温度预测模型。探究了封闭舱内的氧气浓度随开口尺寸和喷射压力的变化规律,喷射压力的增加导致氧浓度的下降速度明显加快,而开口尺寸的增大则显著减缓了氧气浓度的下降速度。提出了耦合开口尺寸和喷射压力的一个新参数来反映开口尺寸和喷射压力对氧气浓度下降斜率的影响,并基于该参数,建立氧气浓度的预测模型。还揭示开口尺寸和喷射压力对封闭舱平均气体温度的影响,发现平均气温上升斜率随着喷射压力的增大而增大,而受到开口尺寸的影响并不显著,但是最大平均气体温度随着开口尺寸的增大显著提升了,建立了不同开口尺寸下平均气体温度和喷雾体积量的拟合公式,并基于MHQ方法建立了耦合开口尺寸和喷射压力的无量纲平均气体温升的预测模型。最后还探究了自熄灭时间的变化规律,发现自熄灭时间随着喷射压力的增大而减小,随着开口尺寸的增大而增大,同样提出了一个新参数来反映开口尺寸和喷射压力对自熄灭时间的影响,并基于此参数建立自熄灭时间的预测模型。开展了全封闭空间喷雾火的实验研究,研究了封闭空间喷雾火的形成、发展、熄灭的演变规律,揭示了火焰图像、火焰高度、封闭舱内的气体温度、氧气浓度等的演变规律,发展了火焰高度、气体温度、氧气浓度以及自熄灭时间等参数的预测模型。发现喷雾火的燃烧过程同样可以分为初始阶段、相对稳定阶段和自熄灭阶段,其中,相对稳定阶段的平均火焰高度受喷射压力的影响非常显著,随着喷射压力的增大而增大,建立火焰高度的无量纲预测模型。平均气体温度上升斜率随着喷射压力的增大而增大,变化规律与顶部开口的工况比较类似,通过理论分析推导了气体温度与喷雾体积的理论模型,并建立了平均气体温度与喷雾体积的拟合关系式。喷射压力对氧气浓度的影响也非常显著,喷射压力的增大会加快氧浓度下降速率,并导致熄灭时的氧浓度也随之下降。同样推导了氧气浓度的理论预测模型,并根据实验数据建立了氧气浓度的拟合公式。最后还探究了自熄灭时间的变化规律,发现自熄灭时间随着喷射压力的增大而减小,随着封闭舱体积的增大显著增大,并建立自熄灭时间的热释放速率和封闭体积的拟合关系式。喷雾爆炸会给机舱人员和设备带来严重的危害,因此有关的安全问题值得进行更详细的调查。开展了封闭空间喷雾爆燃的实验研究,观察到两种类型的喷雾爆燃:强爆燃和弱爆燃。结果发现,强喷雾爆燃会产生一个大的火焰球,并在一秒内使火焰熄灭,而弱喷雾爆燃会产生一个几十秒的火焰。强喷雾爆燃的超压明显大于弱喷雾爆燃。由于喷雾火焰的脉动,在喷雾爆燃较弱的情况下,诱导超压有较多的高频波动。但在强喷雾爆燃情况下,未观察到高频超压波动。发现舱室大小、点火位置、喷雾流量对爆燃强度有较大的影响。给定的封闭舱内,随着喷雾流量的增加超压会明显增大,最大超压通常出现在点火位置附近,且会随着点火位置与喷嘴距离的增加而增加,但当封闭舱体积增大时,超压则会降低。