随着我国经济规模持续增长,经济社会对能源的需求不断提升。同时,经济社会向可持续发展和能源高效利用方向的转型对能源结构调整提出更高要求。高炉煤气等低热值气体燃料由于产量巨大、利用率低等特点,成为目前亟需解决的热点问题。由于热值较低、不可燃组分多等原因,高炉煤气燃气轮机采用常规点火方式困难较大。等离子强化点火能够很好的解决这些问题,等离子点火时产生的高温、高速、高活性粒子的热射流能够提供稳定、持续、高能的点火能量,改善局部燃烧流场特性,强化点火过程。其强烈的射流效应能穿透燃烧室流场,使得强化点火效果作用于最佳的点火位置,从而提高点火可靠性。本文采用实验方法研究了燃气轮机等离子点火器的工作特性,分析了大气环境下等离子点火器的放电过程、热射流形态以及活性粒子组成,建立了能够有效描述热效应、气动效应以及化学反应动力学效应的等离子热射流模型;基于数值模拟和实验相结合的方法研究了低热值气体燃料的点火与燃烧特性,讨论了入口空气流量对点火当量比边界的影响规律;数值模拟研究了微型燃气轮机燃烧室的点火与火焰传播特性,分析了低热值气体燃料的等离子点火机理。主要结论如下:（1）开展了空气等离子热射流实验研究,使用示波器测量了等离子点火器的放电特性;使用高速相机拍摄了空气等离子热射流形态;使用光谱仪分析了点火时产生的活性粒子组分。结果表明:等离子点火器利用高压击穿空气形成的低电阻通路进行电容放电,脉冲式放电过程中产生高温、高速、高活性粒子的空气等离子热射流,热射流存在时间短,射流深度较大,含有大量亚稳态的氧原子O。（2）采用数值模拟和实验相结合的方法,对低热值气体燃料燃烧机理及点火边界进行研究,分析了不同入口流量对低热值气体燃料点火当量比边界的影响规律。结果表明:当量比和进气流量都会影响点火过程,合适的当量比和较低的进气流量能够提高点火可靠性;采用Davis机理能够在较少的反应步数下对低热值气的燃烧特性实验数据进行较好的模拟。（3）采用数值模拟的研究方法,根据实验数据逆向建立了等离子热射流数值模型,将等离子点火过程耦合到低热值气体燃料燃烧中,研究热效应、气动效应和化学反应动力学效应对强化点火过程的作用机制。结果表明:采用特征参数₀T、₀V和?₀分别控制射流温度、射流长度和活性粒子分布可以实现热效应、气动效应和化学反应动力学效应的解耦控制;低热值气体燃料等离子点火过程中气动效应直接决定了射流深度与射流温度、活性粒子分布,进而影响点火性能,且不同点火位置由于流场分布的不同对射流深度影响很大;热效应直接决定射流温度与射流能量,从而影响高温区内的化学反应进程,强化点火过程;活性粒子能够直接影响初始火核处化学反应强度,进而改变高温区温度,对点火过程有促进作用。