目前燃气轮机都主要以天然气为燃料,因而天然气燃气轮机的需求量在国内外市场供不应求,但根据环保法规条文的要求,燃气轮机具有低排放燃烧技术才能被投入市场应用。我国对天然气燃气轮机低排放燃烧技术方面的研究相对滞后,还没有形成完整的技术体系。减少天然气燃气轮机排放的主要措施是燃烧室采用分级分区预混燃烧模式,然而燃烧室内部复杂的强湍流燃烧过程使得低排放燃烧组织变得格外复杂,有效控制污染物的生成过程也变得异常艰难。因此,开展复杂燃烧环境、宽工况范围条件下天然气层流与湍流燃烧特性的研究,将为低排放天然气燃气轮机的研制提供理论依据与技术支撑。在定容弹里对天然气（0.9甲烷/0.07乙烷/0.03丙烷,体积分数）在压力范围为0.1～0.3MPa、当量比范围为0.7～1.4、温度范围为300～400 K、含氧量范围为15%～21%、CO2含量范围为0%～20%、含水量范围为0%～20%工况下的火焰发展特性以及层流燃烧速度进行试验测量,获得了不同工况条件对天然气层流燃烧特性的影响规律。结果表明,随着当量比由0.7增加至1.4,天然气的层流燃烧速度呈现先上升后下降的变化规律,最大值出现在当量比为1.1附近;层流燃烧速度随着温度、含氧量的升高或压力、CO2含量及H2O含量的降低而逐渐增大。基于Aramco 2.0机理,采用敏感性分析等方法构建了天然气的简化反应机理（40种组分和189个反应）,并对天然气的层流燃烧速度进行了数值计算。结果表明,该简化反应机理可以较好的预测天然气预混层流燃烧过程中层流燃烧速度随当量比变化的整体趋势;但是,部分工况下预测值略低于试验值。在湍流燃烧弹里对天然气在压力范围为0.1～0.3 MPa、当量比范围为0.7～1.4、湍流强度范围为1～2.7 m/s、温度范围为300～400 K、含氧量范围为15%～21%、CO2含量范围为0%～20%工况下的火焰发展特性以及湍流燃烧速度进行试验测量,获得了不同工况条件对天然气湍流燃烧特性的影响规律。结果表明,随着当量比的升高,湍流燃烧速度先上升后下降,峰值在当量比1.1处;随着湍流强度、温度、压力以及含氧量的提高或CO2含量的降低,湍流燃烧速度随之增大;随着当量比、温度以及含氧量的减少或湍流强度、压力以及CO2含量的增加,火焰褶皱程度随之增强。