天然气具有燃烧清洁、储量丰富、辛烷值高等优点，是一种常见的发动机替代燃料。压燃式发动机相较于点燃式发动机具有较高的热效率，但天然气的燃点较高，在压燃式发动机中不易被压燃。通常考虑向气缸中喷入微量的柴油来引燃天然气的方式来实现天然气在压燃式发动机的应用。天然气-柴油-空气混合物的预混燃烧是天然气-柴油双燃料发动机燃烧过程中重要的燃烧阶段之一，研究天然气-柴油的预混层流燃烧特性可以为完善天然气-柴油发动机的模拟计算机理及优化发动机的燃烧策略提供参考。由于天然气和柴油都是复杂的混合物，本文选用甲烷-正十二烷作为其替代燃料进行研究。通过试验和模拟手段研究初始条件及正十二烷添加量对甲烷-正十二烷-空气混合物层流燃烧特性的影响，并通过化学动力学分析探究其产生影响的内在原因。
　　试验采用球形传播火焰试验装置，模拟采用CHEMKIN PRO软件进行一维平面火焰数值模拟。研究结果表明：甲烷-正十二烷-空气混合物的层流燃烧速度随着当量比的增加而先增加后减少，随着初始压力的增加而减小。随着正十二烷添加量的增加，混合物的层流燃烧速度和火焰的马克斯坦长度先是迅速变化向正十二烷-空气的层流燃烧速度和马克斯坦长度的值靠近，而后增幅越来越小，并在正十二烷掺混量达到约25%后趋于平缓。同时模拟所选的机理算得的甲烷-正十二烷-空气混合物的层流燃烧速度与试验值具有较好的重合性。
　　化学动力学分析的研究结果表明：火焰的层流燃烧速度与反应过程中的自由基O、H等的浓度大小具有一定的相关性。层流燃烧速度对基元反应的敏感性分析表示，基元反应R1(H+O2=O+OH)、R31(CO+OH=CO2+H)具有最大正敏感性系数，会显著影响混合物的层流燃烧速度。随着混合物中正十二烷的添加，反应过程自由基O、H的浓度峰值以及基元反应R1、R31的反应速率峰值均有迅速的提高，并在正十二烷含量达到约25%后逐渐平缓，这与甲烷-正十二烷-空气混合物的层流燃烧速度随正十二烷添加量而增加的变化趋势一致，也是层流燃烧速度发生变化的内在原因。同时对甲烷的反应路径进行分析发现，正十二烷的加入一定程度上影响了甲烷的反应路径，加速了甲烷燃烧反应的进行。