天然气是一种清洁能源，近年来它的开发和利用得到快速发展，气体混合充分、均匀、NOx排放量低的燃烧器才能满足天然气利用的需求。燃气燃烧器按结构形式可大致分为直流和旋流燃烧器，直流燃烧器火焰刚性强，但是燃气与空气的混合性差，燃烧稳定性差;旋流燃烧器中的气流具有很强的卷吸作用，使燃气与空气的混合效果大大增强，但是气流经过导流叶片时，损失了大量的动能，虽然已有大量的文献证明旋流燃烧是减少NOx排放的有效手段之一。但是由导流叶片构成的旋流燃烧器，加工难度大成本高，蜗壳式旋流燃烧器体积大，所以应设计一种新型燃烧器来产生旋流燃烧，促进空气与燃气混合，提高燃烧效率和稳定性，消除局部高温点，从而减少NOx排放。
　　经过反复测试，设计开发出一种切缝旋流低NOx燃烧器。通过结构改变，影响到燃烧室内的流场，进而对温度场和NOx排放量造成影响。该燃烧器的主体结构为圆锥形钢板，其壁面上为螺旋形切缝，空气经切缝进入燃烧器内部可以产生旋流，并且与燃气充分均匀混合。
　　本燃烧器实验结果表明:可以形成旋流燃烧、火焰刚度强、燃烧稳定、燃料燃烧充分，燃烧室内温度均匀，没有局部高温点，用热电偶测得最高温度为1398K，采用烟气分析仪测得燃烧室排烟口处的NOx浓度为58ppm，低于国家标准。其实验结果可以作为数值模拟结果的对比依据。
　　用数值计算的方法，探究燃烧器结构（切缝数、圆锥张角、二级风量）和燃烧器运行参数（热负荷强度、空燃比、空气预热温度）对流场、温度场、烟气成分等参数的影响。本文的数值模拟研究采用四面体网格，Realizableκ-ε湍流模型，非预混燃烧模型，热力型与快速型的NOx生成模型，DO辐射模型。数值模拟温度和烟气成分与实验结果趋势一致，误差在合理范围之内，并且得到如下结论:
　　(1)结构影响:
　　随缝数增多，空气与燃气接触面增大，最高温度点的位置向排烟口方向移动，NOx浓度随之降低。
　　燃烧器张角增大，使中心轴线方向速度降低，从而导致燃烧室内高温区增大，最高温度点向排烟口方向移动，同时NOx浓度升高。
　　二次风量增加，火道内的速度降低，燃烧起始阶段氧气量不足导致燃烧区及高温区向排烟口方向移动，NOx浓度减小。
　　(2)运行参数影响:
　　燃烧热负荷很小时，火焰向上偏斜，NOx浓度较小。当超过额定功率的一半时，功率增加，燃烧室中心区域温度基本不变，燃烧室角落温度升高，NOx浓度略有下降。
　　空气过剩系数范围选择1.05～1.20，当过剩系数提高时，对流场影响不显著，温度略有升高，同时NOx浓度升高，综合考虑节能与减排，应选较小的空气过剩系数。
　　空气预热温度升高，燃烧室内整体温度升高，达到利用烟气余热的目的，但是NOx浓度成倍增长。