固体可燃物的热解着火和火蔓延是森林火灾、建筑火灾和工业火灾中的常见现象,同时固体可燃物燃烧时释放的烟气中通常含有大量的有毒有害气体,严重影响了人们的生命安全,所以固体可燃物的热解着火和火蔓延特性是火灾科学研究过程中的重要基础课题。深入认识固体可燃物热解着火特性和火焰传播机理是火灾研究过程中的重要内容,对于我们研究其他随之而来的火灾发展现象有着非常重要的意义。现代城市中作为建筑结构和装饰材料的固体可燃物主要包括两种：炭化和非炭化材料。其中炭化固体可燃物热解过后会形成以炭为主要成分的固体残留物,而非炭化材料热解后产生的碳含量低于5%,炭化材料和非炭化材料的典型代表材料分别为木材和有机玻璃(PMMA)。非炭化材料在燃烧的过程中通常会产生比较多的有毒气体,并且会有熔融滴落和流动现象发生,因此非炭化材料在火灾中的危害性要大于炭化材料。因此,对非炭化材料的热解着火和火蔓延过程的研究具有重要的理论和现实意义。顶棚是建筑的一个基本组成部分,对一个有顶棚的腔室火灾,在燃烧失去控制的情况下,其自然发展的过程将分为四个阶段：起火阶段、火灾增长阶段、完全发展阶段和熄灭阶段。在实际火灾过程中,腔室火灾在经过一段时间的发展后,如果火灾得不到有效的控制和扑救,火灾规模将迅速增长,在达到充分发展阶段时会导致轰燃的发生,轰燃现象的发生会给人们的生命和财产带来巨大的威胁。近年来发生的多数重特大火灾均发生在有顶棚的封闭结构内,而火灾的起火和火蔓延阶段对于腔室火灾后面阶段的发展和轰燃阶段有着重大的影响,因此研究顶棚对于火灾着火和火蔓延过程的影响具有重要的现实意义。本文首先使用火灾早期特性实验台和自制可移动式小型早期特性实验台对PMMA (Poly(methyl methacrylate))材料进行了不同热流下的热解着火实验研究,在此基础上对顶棚对固体可燃物自然条件下火蔓延过程的影响进行了实验和理论研究,其中包括材料长度、宽度、顶棚结构等参数对火蔓延过程的影响。具体内容概括如下：1、研究了固体可燃物在不同海拔高度条件下的热解着火特性,在拉萨(高海拔、低压)及合肥(低海拔、常压)两地开展了相关的实验研究。实验发现在相同的热辐射条件下,固体可燃物的着火在高海拔地区比在合肥更容易发生：在实验研究的基础上,发展建立了固相热解模型,并与基于counter-flow燃烧模型的气相着火模型结合,建立了气固相结合的一维热解模型,运用该模型解释了不同环境压力下顶棚辐射对固体可燃物热解着火影响规律的原因。2、实验研究了7个方向下PMMA在有点火源和无点火源条件下样件不同倾斜角度的热解过程,发现在有点火源的情况下,随着角度的增加,着火时间和着火临界质量流量都呈现出先减小后增大的“U”形变化规律；在无点火源的情况下,着火时间和着火临界质量流量都随角度的增大而减小。进而建立了与实验条件相吻合的数值计算模型,通过模型计算发现固体表面对流热损和表面吸收的辐射热流都随角度的增大而增加,但固体表面接收到的总热流随着角度的增大而降低,同时在点火源位置处的可燃气体浓度随角度增加呈现“U”形变化规律。3、研究了不同宽度和不同长度的PMMA在有无顶棚结构情况下的顺流火蔓延过程,发现在不同宽度、不同长度样件的情况下,由于顶棚辐射的影响,有顶棚条件下的火蔓延速率和失重速率均高于没有顶棚的情况。有顶棚和无顶棚的系列实验中,其各自的单位面积热释放速率变化规律和大小基本保持一致,但是在燃料充分的阶段,有顶棚情况下热释放显著高于没有顶棚的情况。实验和理论分析结果表明,顶棚对墙面的辐射热反馈导致在有顶棚情况下样件表面的入射热流有着显著差异,这是导致有无顶棚两种情况下火蔓延相关参数变化的主要原因。4、在固体可燃物横向火蔓延过程中,随着顶棚高度的增加,固体可燃物横向火蔓延速率呈现先减小后增大的“U”型变化规律：分析得到横向火蔓延过程中有顶棚条件下的燃烧速率与样件宽度的关系为in α W”,其中n的值随着顶棚角度的减小从-0.28增加到0.38；横向火蔓延过程中有顶棚条件下的热解长度xp-xb ∝ Wm,其中m的值随着顶棚角度的减小从0.28增加到0.53。