火焰在高温环境中燃烧是工业界及学术界的热点问题,研究并掌握甲烷非预混火焰在高温空气及O₂/CO₂中的燃烧特性能够提高甲烷在工业燃烧中的燃烧效率、降低污染排放。本文通过数值计算的方法对不同氧化剂温度下CH₄/CO₂与O₂/CO₂和CH₄/N₂与O₂/N₂的非预混对冲火焰的熄灭特性进行研究;通过实验研究了在不同温度伴流空气的CH₄/CO₂、CH₄/N₂射流火焰及在不同温度伴流O₂/CO₂的CH₄火焰的火焰形态、火焰高度、推举高度。本研究结果表明:（1）两种火焰的熄灭极限随着燃料中甲烷或者氧化剂中氧气的摩尔分数增加而增加,氧化剂温度升高也能提高火焰的熄灭极限;对比不同甲烷摩尔分数下两种火焰的熄灭极限可以看出CH₄/N₂与O₂/N₂对于氧化剂温度的影响更敏感。通过对比不同火焰在靠近熄灭极限时的火焰强度表明本研究工况中化学反应动力学对于火焰熄灭有显著影响。通过组分整体反应速率分析、影响系数分析及敏感性分析,确定了OH基在火焰熄灭时下的重要地位。氧化剂温度升高能提升火焰的整体反应强度进而提高拉伸熄灭极限。甲烷的脱氢反应、R33（H+O₂（+M）=HO₂（+M））、R38（H+O₂=O+OH）及R99（OH+CO=H+CO₂）在两种火焰中的强度有较大差别。氧化剂温度升高时,CH₄/CO₂与O₂/CO₂火焰中三体反应增强降低了OH基的生成速率,减缓氧化剂温度对火焰拉伸熄灭极限的提升效果。（2）火焰未发生推举时,空气伴流下火焰的高度相差不大,O₂/CO₂伴流下火焰的高度略低。形成推举湍流火焰后,相同条件下CH₄/CO₂火焰的火焰高度比CH₄/N₂火焰的低。三种火焰发生推举的临界速度随伴流温度升高而增加。伴流温度升高,火焰推举高度降低。采用预混火焰模型和大尺度火焰模型对火焰无量纲推举高度与无量纲燃料流速线性拟合,发现两种模型能将空气火焰的两无量纲变量线性拟合,但是不同氧气摩尔分数伴流的富氧火焰通过大尺度火焰模型获得的拟合成不同。基于两种模型的关键参数进行理论分析发现,预混气层流火焰速度和燃料氧化剂密度比对于推举火焰推举高度影响较大。