O₂/CO₂燃烧方式最显著的特点是燃烧气氛中存在高浓度的CO₂。由于CO₂的物理化学性质与N2有很大不同，使得O₂/CO₂气氛下燃料的火焰特性与常规空气气氛存在很大的差异。对于烷烃类燃料在O₂/CO₂气氛下火焰特性的变化规律，以及内在反应机理的改变目前还不清楚，需要进行系统而深入的研究。燃烧过程是湍流流动和化学反应共同作用的复杂过程。本文首先从化学动力学角度对C1-C7的直链烷烃在不同气氛下的火焰传播速度、着火延迟时间及绝热火焰温度进行了动力学计算，揭示了气氛、当量比、CO₂浓度及O₂浓度等因素对烷烃火焰特性的影响规律。进一步对甲烷在燃气轮机燃烧室内燃烧过程进行了CFD模拟，考察湍流流动对燃烧过程的影响，对比研究了O₂/CO₂气氛下和空气气氛下的燃烧室内的气流流动特性、温度分布特性、浓度分布特性及燃烧室出口的污染物的排放特性。通过以上分析，得到主要结论：对于相同O₂浓度的O₂/CO₂气氛和O₂/N2气氛，O₂/CO₂气氛的火焰传播速度及绝热火焰温度要明显低于O₂/N2气氛，着火延迟时间要长于O₂/N2气氛；火焰传播速度和绝热火焰温度均随当量比的增大而先增大后减小，着火延迟时间随当量比的增大而增大；保持O₂浓度不变，随初始气氛中CO₂浓度的增大，火焰传播速度和绝热火焰温度都逐渐降低，着火延迟时间逐渐延长；随初始O₂浓度的增加，火焰传播速度和绝热火焰温度都逐渐升高；受湍流流动的影响，O₂/CO₂气氛和空气气氛在燃烧室内有着相似的气流流动特性、温度分布特性及浓度分布特性；不同气氛下燃烧室出口处NOX排放量随当量比的增大而先增大后减小，在当量比0.97处达到最大；燃烧出口CO排放量随当量比的增大而增大，在当量比小于0.97时，CO排放量几乎为零。