全球经济不断发展的今天,对于能源的需求量也随之增加,但是目前人类获取能源的主要方式是通过燃烧,随之而来的是严重的环境污染,比如全球变暖,雾霾现象不断加剧,对人类赖以生存的环境造成了严重的破坏,人类的生存面临了一轮又一轮新的挑战。随着国Ⅵ标准的提出,对内燃机的排放提出了更严格的要求,因此,对提高传统化石能源的效率和降低污染物排放两方面的研究至关重要。在传统常规能源中,天然气是最具有前景的清洁能源,以较高的利用效率和热效率逐渐成为交通运输等领域不可或缺的一部分。天然气的组成成分会因产地的不同在成分组成比例上有所不同,但甲烷（CH₄）占比总体在90%以上。同时,甲烷也是沼气的重要组成成分,因此甲烷在燃料体系中十分重要。近年来,有相关研究指出,在碳氢燃料中添加稀释气体（如N₂、CO₂等）可以有效的降低相关污染物的排放。此外,改变燃烧气氛（75～79%N₂/25～21%O₂）对于研究碳氢燃料的燃烧特性和降低污染物NO_x排放也有相当重要的作用。综合考虑以上因素,本文以天然气主要组成部分甲烷为研究对象,采用N₂和CO₂为稀释气体,N₂/O₂为燃烧气氛,使用ChemkinⅡ/Premix模块,以及详细的化学反应机理GRI 3.0以及关于甲烷最新的Aramco机理进行数值分析,分析了不同当量比下,两种稀释气体（N₂和CO₂）对中间重要自由基（CH₃、H、OH和O）的影响以及对NO_x和中间重要自由基进行敏感性分析两种燃烧气氛及气氛（75～79%N₂/25～21%O₂）下的层流燃烧速度。实验与数值模拟结果表明,层流燃烧速度随着当量比的增加呈现先上升后下降的趋势。随着N₂和CO₂的增加,层流燃烧速度以及绝热火焰温度线性降低。中间重要自由基以及NO_x的生成量也呈现下降趋势。在相同掺混比下,CO₂对层流燃烧速度、绝热火焰温度、中间重要自由基、NO_x的生成量比N₂造成的影响大。通过对比不同N₂/O₂发现,比例的改变对层流燃烧速度造成的影响较大。由于Aramco机理中不包含NO_x模块,因此使用Aramco机理和GRI 3.0机理分别对中间重要自由基和NO_x进行敏感性分析。经过分析可得:在任意当量比和稀释气体掺混比下,对中间重要自由基和NO_x排放起促进作用的基元反应是:H+O₂<=>O+OH,对于抑制中间重要自由基和NO_x排放的基元反应在不同当量比下不同。无论是掺混N₂还是CO₂,对中间重要自由基和NO_x生成起主要促进或者抑制作用的基元反应的敏感性系数均随着掺混比的增加而降低。