激发态粒子是化学反应过程的天然示踪剂, 当前激发态粒子研究主要都是在一维简单火焰下进行。 为了考察复杂情况下激发态分布对化学反应热的定量表征规律, 进行了甲烷/空气同轴射流扩散火焰的试验, 开展了甲烷/空气详细燃烧机理与激发态燃烧机理的同轴射流预混火焰和扩散火焰的数值模拟, 分析了OH*和CH*的分布特性, 研究了激发态对反应热的表征关系。 结果表明: 通过试验ICCD相机和相应滤光片获取的OH*和CH*的化学发光图像和数值模拟中OH*和CH*摩尔分数分布的模拟结果吻合, OH*分布主要分为三个燃烧区域, CH*分布主要为两个燃烧区域。 扩散火焰中OH*和CH*分布呈现单峰, 反应热呈现双峰现象, 反应热与激发态变化趋势相似, 达到第一峰值后激发态逐渐减小为零, 而反应热达到第一峰值后先降低再缓慢上升到第二峰值, 最后减小至零。 扩散火焰中沿轴向方向, 当C2H+O=CH*+CO(R12)反应速率达到峰值时, 反应热达到第一波峰; H+O+M=OH*+M(R2)反应速率达到峰值时, 反应热达到第二波峰。 预混火焰中随着局部当量比的增加, OH*和CH*的摩尔分数明显增大, 分布区域更广; 反应热和激发态粒子OH*和CH*的分布趋势一样, 在激发态粒子OH*和CH*质量分数增大时, 反应热也增大, 当激发态粒子OH*和CH*的质量分数达到峰值的时候, 反应热也达到峰值; 沿轴向方向, OH*和CH*的四个生成反应速率的峰值都在同一位置, 反应热也达到最大值, CH+O2=OH*+CO(R1)和C2H+O=CH*+CO(R12)反应速率相比H+O+M=OH*+M(R2)和C2H+O2=CH*+CO2(R11)反应速率更快。