我国作为一个农业大国,生物质能可利用原料丰富,且由于自身的碳中性等优势,为未来缓解能源问题、调整和优化能源结构发挥巨大作用。生物质能的传统利用方式以直燃为主。然而,直接燃烧的利用效率低,且导致大量的污染物排放。生物质气化作为一种广泛应用的能源转化技术,被认为是未来生物资源利用最有潜力的方式。典型的生物质气化气是由H2、CO、CH4、CO2、N2和其它少量的高烃气体组成。在高CO2和N2浓度下,生物质气化气的热值（LCV）较低。此外,可燃组分CO、H2和CH4浓度的变化可能导致火焰燃烧特性的不可预测性。深入了解生物质气化气的燃烧特性对提高燃料的利用效率以及设备运行的安全性是非常有必要的。本文基于定容燃烧弹系统实验测量了常温常压下、当量比为0.6～1.4范围内、高CO2和N2稀释浓度下七种不同组成CO/H2/CH4火焰的层流燃烧速度。同时,利用Chemkin-Pro化学动力学软件,结合PREMIX模块、EQUIL程序和STANJAN输运特性计算器,选用四种常见的化学动力学模型（FFEM-1、GRI 3.0、USC 2.0和San Diego 2016）对初始条件为300 K、1 atm和当量比为0.6～1.4范围内不同燃料组分混合物展开了数值模拟。主要结论如下:（1）贫燃混合物火焰更易受热扩散不稳定性的影响且随着氢气浓度的增加而增强。当Φ=1时,不同组成混合物火焰热膨胀比达到最大而火焰厚度较小,火焰不稳定性主要受流体力学不稳定的影响。同时,高氢气混合物火焰呈准球形向外传播且火焰锋面较为光滑。随着甲烷浓度升高火焰的不规则性越强且火焰锋面的褶皱越明显。当Φ=0.6和1.4时,对于甲烷浓度相对氢气较高的混合物更接近点火极限且层流燃烧速度较低,出现明显的浮力不稳定性。在所有当量比范围内,不同组成CO/H2/CH4/CO2/N2/空气火焰的Markstein长度整体呈现先增后减的趋势。随着生物质气化气/空气混合物中氢气浓度的增加,火焰整体的不稳定性增强,拉伸火焰速度更易受到火焰拉伸率的影响。（2）本文利用球形膨胀火焰法测得的层流燃烧速度与文献中通过不同方法获得的结果一致。随着当量比的增加以及燃料混合物中氢气成分的减少,通过线性外推法提取的层流燃烧速度与非线性外推法提取的层流燃烧速度之间的差异减小。在所有当量比范围内,层流燃烧速度呈现先增后减趋势。不同组成混合物的层流燃烧速度峰值对应的当量比随着氢气浓度的增加并向富燃一侧偏移。甲烷在化学效应和热效应协同作用下相比氢气和一氧化碳更易抑制生物质气化合成气/空气混合物火焰的层流燃烧速度。（3）所有混合物的预测结果与实验数据的变化趋势吻合很好。对于甲烷分数低于氢气的混合物,实验测量的层流燃烧速度与FFCM-1和GRI 3.0模型匹配的更好。随着甲烷相对氢气分数的增加,实验值相比所有预测结果都偏小,USC-Ⅱ模型的预测结果在富燃侧略有降低。而San Diego 2016模型在贫燃一侧的预测值较高。（4）在所有当量比范围内,不同燃料组分火焰的热扩散系数呈单调递增趋势。同时,富氢气混合物可以明显提高生物质气化气火焰的热扩散率。相反,甲烷的添加相比于一氧化碳和氢气更易促进火焰温度升高。在化学计量混合物中的最大燃烧压力值与火焰温度完全匹配,随着燃料中甲烷浓度的增加,呈递增趋势。而氢气浓度的增加明显缩短燃烧压力达到峰值时间,且氢气促进压力上升速率的能力强于一氧化碳。（5）对于一氧化碳,氢气和甲烷主要借助H,O和OH自由基的吸氢反应而消耗。在不同燃料组分混合物火焰结构中,氢气的消耗始终优先于甲烷和一氧化碳,并且由于甲烷的氧化分解,一氧化碳的摩尔分数几乎在甲烷耗尽时才开始缓慢减少。在富燃混合物中有较高的H自由基浓度,且随着氢气浓度的增加H基摩尔分数不断升高。在无甲烷混合物中,氢气主导化学反应的进行,基元反应R4:OH+H2＜=＞H+H2O总是有最大的净反应速率,而随着甲烷的添加,链式分支反应R1:H+O2＜=＞O+OH开始变得更加突出。与支链反应R1相比,不含甲烷混合物的层流燃烧速度更容易受到吸氢反应R32:CO+OH＜=＞H+CO2的影响。随着甲烷的添加,R1的吸热量大大增加,成为最主要的反应,对层流燃烧速度起主导作用。链终止反应R15:H+O2（+M）＜=＞HO2（+M）在不含甲烷的混合物中放热最高,并且生成的HO2自由基在放热反应过程中非常重要。而在甲烷分数高于氢气的混合物中,CH3自由基通过氧化反应R98:CH3+O＜=＞H+CH2O释放的热量最大。经过本文研究发现,在常温常压下,富氢燃料在高稀释比下的高热扩散性对火焰传播是更重要的。然而,在化学效应的作用下带有高绝热温度富甲烷火焰的热力学效应对燃烧速度的影响是较弱的。此外,在富甲烷火焰中支链反应R1是影响层流燃烧速度最主要反应,而脱氢反应R32则在富氢和富一氧化碳混合物中更重要。这也将对模型预测准确性地改善提供很大的帮助。