随着工业、经济发展和城市化程度提升,能源需求日益增加,为满足能源增长需求和减少碳排放,中国能源结构正持续改进。目前,在传统常规能源中,天然气是最具潜力的清洁能源,以其较高的能源利用效率和热效率,以及低排放的特点逐渐成为工业、交通运输业所用能源的重要组成部分。天然气的组成成分因产地不同而有所差异,但烷烃燃料C₁-C₄(甲烷CH₄、乙烷C₂H₆、丙烷C₃H₈和丁烷C₄H₁₀)在天然气中的总体比重在95%左右,且在燃料体系中十分重要。近年来,有研究表明,在甲烷和丙烷中添加氢气可以有效促进其燃烧热效应,扩展其着火极限;而且氢气对发动机燃料天然气的燃烧性能有显著的优化作用,并降低排放。此外,一些研究指出在碳氢燃料中添加稀释气体（如N₂、CO₂、H₂O）可有效降低相关污染物的排放。因此,本文以天然气主要组分C₁-C₄四种烷烃为研究对象,采用H₂、N₂、CO₂和H₂O为稀释剂,利用ChemkinⅡ/Premix Code与修改后的详细化学反应机理:GRI 3.0*和San Diego*燃烧化学反应机理（引入FH₂、FO₂、FN₂、FCO₂和FH₂O五种假设物质）进行数值计算,分析了在不同当量比下,四种稀释剂的物理化学效应对C₁-C₄烷烃的层流燃烧速度、绝热火焰温度、净热释放率以及温度变化起主导作用的基元反应的具体影响规律。结果表明,H₂的化学效应促进C₁-C₄层流燃烧速度和绝热火焰温度增大,而物理效应则使层流燃烧速度和绝热火焰温度降低。N₂、CO₂和H₂O的物理和化学效应均使得CH₄、C₂H₆和C₃H₈层流燃烧速度下降;而对于C₄H₁₀,在贫燃时,CO₂和H₂O的化学效应使得C₄H₁₀层流燃烧速度增大。在少数工况下,CO₂和H₂O的化学效应提高了C₁-C₄绝热火焰温度。此外,H₂、N₂、CO₂和H₂O的物理效应抑制了C₁-C₄燃烧化学反应的进行,从而导致净热释放率下降;H₂的化学效应促进化学反应进程加快,明显提升了C₁-C₄层流预混燃烧的净热释放率,N₂、CO₂和H₂O则导致净热释放率下降。通过对掺混H₂、N₂、CO₂和H₂O影响C₁-C₄温度变化的重要基元反应进行敏感性分析可知,对促进C₁-C₄温度提升均起主导作用的最重要的两个基元反应为:H+O₂<=>OH+O和CO+OH<=>H+CO₂;对抑制C₁-C₄温度提升均起主导作用的重要反应为:H+CH₃（+M）<=>CH₄（+M）和H+O₂+H₂O<=>HO₂+H₂O或H+O₂（+M）<=>HO₂（+M）。