随着清洁能源的发展,天然气在我国能源消费中的占比逐年增加。城市燃气占据我国天然气消费的比例最高,而家用燃气灶具所使用的天然气占据城市燃气的重要部分。其中,大气式燃气灶是最常见的燃气灶具类型。但是,我国燃气灶具的热效率却普遍较低。因此,燃气灶具的节能提效研究十分关键。另外,加热均匀性对于家用燃气灶的实际使用十分重要。本文以大气式燃气灶的燃烧器作为研究对象,将热效率、CO排放量和加热均匀性作为衡量燃烧器性能的三个指标,主要研究内容包括三个部分:引射器的结构优化及火孔出口燃气分布均匀性研究,基于传热分析的燃烧器结构优化、基于红外热成像技术的加热均匀性分析。首先,通过实验与数值模拟研究了引射器喷嘴出口直径及轴向距离、风门结构及开度对引射器引射性能的影响。研究结果表明,当喷嘴轴向距离超过1mm时,随着喷嘴轴向距离的增加,引射器引射性能不断下降。当风门开度为50%时,两瓣式风门引射器的引射性能要优于四瓣式风门引射器。而在其他风门开度下,四瓣式风门引射器的引射性能更好。燃烧器火孔出口的燃气流速分布不均匀,火焰高度也不相同,火孔出口燃气分布并不均匀。其次,通过数值模拟研究了锅支架高度和内燃烧器高度对热效率及加热锅底传热过程的影响。研究结果表明,近壁面区域的流体流速是影响对流换热系数的主要因素。在不同锅支架高度和内燃烧器高度下,流体流速与对流换热系数的变化呈正相关关系。内燃烧器高度增加会对整个燃烧区域的传热产生影响,而不仅仅局限于内燃烧器的燃烧区域。针对本研究所用燃烧器,最优锅支架高度和内燃烧器高度分别为30.5mm和34.0mm。最后,基于热红外成像技术,分析研究了锅支架高度和内燃烧器高度及内径对加热均匀性的影响。研究结果表明,内燃烧器高度增加会使得内燃烧器加热区域的峰值温度有所增加,而对外燃烧器加热区域的影响相对较小。内燃烧器内径增加会使得内燃烧器加热区域的温度有所降低。锅支架高度升高时,内外燃烧器加热区域的平均温度均会降低。外环加热均匀性明显优于内环加热均匀性,内环加热均匀性与外环加热均匀性对全局加热均匀性均有显著影响。针对本研究所用燃烧器,综合评判热效率、CO排放量和加热均匀性三方面性能。通过优化内燃烧器结构,大气式燃烧器的热效率提升约2.2%,加热均匀性得到改善。