光谱诊断技术利用火焰自由基强度及分布可直接获取火焰形态、状态信息，将火焰光谱诊断技术应用于火焰可视化，对气化火焰监测系统的优化具有积极意义。本文结合简化气化喷嘴模型，利用光谱相机系统及光纤光谱仪系统，对均相扩散火焰及撞击火焰自由基光谱辐射特性进行表征，探究撞击效应的影响，并结合多喷嘴对置式气化炉热态实验装置，得到炉内非均相气化撞击火焰光谱辐射特性，分析气化撞击火焰自由基辐射与操作工艺参数之间关系，为火焰光谱诊断的可视化研究提供基础。　　研究了焦炉气/氧气同轴射流扩散与反扩散火焰中OH*、CH*二维分布特征及强度变化。与CH*相比，OH*可反映火焰中氧化还原反应区变化，根据OH*分布将火焰氧化还原反应区分为反应核心区、过渡区及火焰充分发展区。根据OH*轴向分布可获取火焰氧化还原反应区长度，在富燃状态下，扩散火焰中火焰氧化还原反应区长度随当量比例增加而增大，至贫燃状态，氧化还原反应区长度保持稳定，反扩散火焰氧化还原反应区长度随当量比例增加而减小。　　探究了甲烷单喷嘴撞板火焰与两喷嘴撞击火焰撞击区的自由基分布变化特性，利用OH*分布比较不同气速、不同间距及不同当量比下火焰撞击区内化学反应的变化。单喷嘴撞板火焰撞击发生部位对火焰结构影响较大，随着喷嘴间距增大，撞击区内氧化还原反应区面积先增大后减小。喷嘴间距与当量比例共同影响火焰氧化还原反应区面积。基于两喷嘴撞击火焰撞击区内OH*的径向分布特征，不同工况下撞击反应区可分为四种形式:(Ⅰ)无反应区;(Ⅱ)向上流股反应区;(Ⅲ)双流股反应区;(Ⅳ)撞击反应区。利用撞击区OH*径向分布可表征向上流股氧化还原反应区长度的变化特征，结合弗劳德数Fr、喷嘴间距(L/De)和当量比例([O/C]e)对向上流股氧化还原反应区长度进行了预测。　　利用高速相机系统，结合光谱相机和光纤光谱仪系统，探究了不同工况下气流式雾化湍流扩散火焰的液滴破碎及反应模式，并分析撞击对非均相火焰的影响。根据高速相机拍摄非均相火焰液滴破裂模式变化，引入雾化角及We数对液滴破碎模式进行优化表征。We数越小，雾化角越小，火焰液滴破碎模式为雷利破裂，而We数越大，雾化角越大，液滴破碎为超级脉动模式。利用OH*强度及分布得出不同破裂模式下非均相火焰氧化还原反应区面积及强弱变化。从雷利破裂到超级脉动破裂，OH*峰值强度逐渐增大，反应区面积增大，火焰长度逐渐增加。超级脉动破裂模式下，火焰OH*峰值强度远大于其他模式。　　基于实验室规模多喷嘴对置式气化炉热态实验装置检测了炉内柴油气化火焰及水煤浆气化火焰撞击区光谱辐射，分析了受限空间内非均相火焰光谱变化特征。柴油气化火焰的OH*可作为火焰氧化还原反应区的指示物，火焰氧化还原反应主要发生在撞击区内，而向上流股及向下流股也发生反应。随当量比例增加，撞击区内自由基强度呈下降趋势。对于水煤浆气化火焰，OH*、H*轴向分布可表征火焰主要氧化还原反应区范围，Na*、K*可反映气化炉高温区域变化。在距离喷嘴平面10cm范围内，反应较剧烈，且温度较高。撞击平面内OH*强度在不同工况下变化趋势与温度及CO2浓度相似。利用OH*峰值强度结合H术可以反映氧碳比(O/C)的变化。利用撞击区内CH*二维分布可获得撞击区内反应变化特征。柴油气化火焰撞击区随着氧气流量增多，CH*强度及分布范围逐渐减小，而水煤浆气化火焰反应撞击区内CH*强度随氧气流量增加而增大。