近年来,我国能源结构进行的战略性调整,逐渐实现一次能源结构清洁低碳化。在此背景下,天然气等清洁能源使用比例将逐步提高。随着2017年我国海上开采可燃冰试验成功,这为天然气广泛应用创造了条件。天然气主要成分为甲烷,同煤炭等能源相比,具有清洁、燃烧效率高的特点。但仍存在NO_x等污染物超标问题。目前,以烟气再循环技术为基础,通过添加稀释剂来减少污染物排放是一种有效方式。稀释剂的添加改变了甲烷燃烧特性和污染物的生成路径,燃烧机理发生改变,在此过程中许多问题尚未解决。所以对不同稀释氛围下甲烷的燃烧特性进行研究是必要的。本文采用数值模拟的方法对模拟了CO₂和H₂O对甲烷火焰燃烧特性的影响。首先,采用PREMIX模型,在GRImech3.0机理框架下模拟烟气循环技术中各技术参数对火焰传播速度的影响。并在机理中补充定义了FH₂O,FCO₂等不参与化学反应的虚拟物质,以判断CO₂和H₂O所带来的化学效应。结果为:当量比为1,CO₂稀释量为10%时,火焰传播速度约降低3/5。其中CO₂各效应对火焰传播速度影响程度大小关系为:热力效应>稀释效应>化学效应,三者占比为38.1%,37.4%,24.5%。同样条件下,H₂O稀释量为10%时,火焰传播速度约下降1/4。其中H₂O各效应对火焰传播速度影响程度大小关系为:稀释效应>热力效应>化学效应,三者占比为70.8%,22.7%,0.7%。等量的CO₂对火焰传播的抑制作用要高于H₂O,两者均主要通过热力效应和稀释效应发挥作用,且CO₂化学效应高于H₂O,不能忽视。其次,模拟了CO₂稀释氛围下CO和NO_X的浓度分布,并与常规空气氛围进行对比,绘制了反应路径图。结果表明,当量比为1,CO₂稀释量为10%时,平衡后NO浓度由236ppm降低至51ppm,但CO浓度由3.92%提高至4.59%。在CO₂稀释氛围下,CO形成主要通过路径CH₄→CH₃→CH₂O→HCO→CO进行,这与空气氛围下主反应路径一致,但各中间产物和贡献率发生变化,其中比较明显的是反应为CH₂（S）+CO₂=>CO+CH₂O（R153）,该反应使CH₄→CH₃→CH₂（S）→CH₂O→HCO→CO成为CO形成又一主要路径。燃料浓度会改变NO生成路径。富燃条件下,NO生成的主路径为N₂→HCN→NH₂→NH→HNO→NO。而在贫燃条件下,NO主要通过N+NO<=>N₂+O直接氧化形成。最后,采用DRG、SA、PCA三种机理简化方法对GRImech3.0进行机理简化,并在PREMIX模型中进行验证,在误差可接受的范围内将53种物质,325个反应的复杂机理简化为17个物质,43个反应的简化机理,为以后实际燃烧模拟提供了基础数据。