随着天然气在能源消费中所占的比重越来越高,对于其燃烧过程中产生的NOx排放问题逐渐成为各种研究关注的重点。在降低天然气燃烧NOx排放的方法中,低NOx燃烧技术因为投入成本少而较受欢迎,其中脉动燃烧技术由于燃烧传热效果好、污染物生成相对较低且结构紧凑投资较少,具有很高的应用价值,是新型高效低污染燃烧技术的发展方向之一。通过本课题组的研究表明,对于里克型脉动燃烧器,燃烧当量比为4时,NOx排放有极小值点,因此本文主要研究对象为脉动燃烧下当量比为4的甲烷部分预混火焰。论文分析了脉动燃烧火焰面上的NOx生成机理,对甲烷部分预混脉动燃烧化学动力学机理进行简化,并建立了脉动燃烧的层流火焰面模型,耦合了简化的动力学机理,得到了脉动燃烧降低NOx的机制。本文主要工作和成果如下：1.利用对冲火焰模型,通过敏感性分析,研究了甲烷脉动燃烧火焰面上NOx生成的影响机理得出脉动燃烧火焰峰面上NO由瞬态型NOx机理与热力型NOx机理共同作用生成,其中瞬态型NOx机理作用在整个火焰区域,而热力型NOx机理主要作用在外部火焰区域。脉动速度振幅越大,瞬态性NOx生成机理对NO生成的主导作用越明显。2.根据敏感性分析结果以及生成率分析法,对甲烷脉动燃烧化学动力学详细机理(GRI-Mech3.0)进行了简化,并对简化机理的准确性及适用性进行了验证。3.建立了脉动燃烧的层流火焰面模型,并耦合简化机理建立小火焰面数据库,对稳态和脉动燃烧进行模拟,计算结果与实验数据较好的吻合,对其温度分布、NO分布以及中间产物的分布分析,得出脉动燃烧时反应物在高温区停留时间更短,同时声场作用增强了燃料混合物与空气的掺混,使得反应发生的更快速且均匀,因而降低了NOx排放。