能源需求与环境污染的矛盾促使清洁能源的开发和利用,天然气和非化石能源等清洁能源将是新增能源主体,逐渐应用于动力机械发动机和火力发电等领域,燃烧污染物排放问题成为天然气利用的关键,基于烟气再循环方法,采用在燃烧中加入添加剂的方法来降低甲烷燃烧中污染物排放。本文利用H₂O和CO₂作为添加剂,分别在甲烷层流扩散燃烧的燃料侧和氧化剂侧加入上述两种添加剂,通过分析添加剂对甲烷燃烧温度和各组分摩尔分数的影响,以及在加入添加剂后污染物生成路径的变化,研究添加剂对降低污染物排放的影响机制;并用化学惰性的虚拟分子（FH₂O和FCO₂）替换添加剂化学分子,分析化学分子和虚拟分子对甲烷燃烧温度和各组分摩尔分数的影响程度,分离添加剂对污染物生成的物理作用和化学作用,从而得到添加剂对甲烷燃烧和污染物排放的影响机制。为了提高计算效率,本文首先简化甲烷燃烧详细机理,得到骨架机理。在简化过程中运用敏感性分析法和直接关系图法,首先对详细机理（GRI-mech 3.0）进行敏感性分析,得到与甲烷燃烧中主要组分密切联系的基元反应。然后利用直接关系图法（DRG）分析详细机理中各组分对主要组分的贡献率,根据贡献率大小去掉详细机理中的冗杂组分,从而得到简化机理,并验证简化机理的有效性。在上述工作基础上,本文利用简化机理研究添加剂（H₂O和CO₂）对甲烷燃烧及污染物排放的作用机制,考虑了添加剂含量、添加剂位置以及添加剂的化学性质对甲烷燃烧结果的影响。研究结果表明,当添加剂为H₂O时,添加剂在燃料侧时对甲烷燃烧污染物排放的影响效果更好,当添加量为30%时,NO的生成量下降24%,CO的生成量下降16%,当添加剂为化学惰性分子FH₂O时,FH₂O添加剂引起污染物的降低量为H₂O添加剂引起降低量的0.5⁰.8,因此添加剂H₂O的物理性质对甲烷燃烧污染物排放影响较大,但是其化学性质的影响也不能忽视,添加剂通过降低燃烧中间产物CH、H、O、OH的摩尔分数,从而降低污染物NO和CO的生成。当添加剂为CO₂时,随着添加剂含量增加,NO的排放量降低,但是引起CO排放量升高,与添加比例为30%时,添加剂H₂O对NO的抑制作用是CO₂作用效果的2.15倍。当添加剂CO₂和H₂O以不同比例同时加入甲烷燃烧时,两者的作用效果并不是简单的相加,当添加剂为H₂O时,NO的排放量最低,但是当CO₂与H₂O添加量相等时,添加剂能有效降低甲烷燃烧温度。