化石燃料的燃烧是当今人类社会最主要的能源与动力来源，但同时所带来的负面影响也不容忽视。因此，寻求一种清洁高效燃烧技术尤为重要。本文通过简化物理几何模型，基于FLUENT软件平台，对扩散燃烧、全预混燃烧、空气部分预混燃烧及稀氧部分预混/富氧补燃四种燃烧过程进行了数值模拟，分析二维氧浓度梯度对火焰结构、反应机理及污染物排放的影响。研究发现，数值模拟与实验基本吻合，变化趋势一致，说明采用这种数值模拟的方法来研究稀氧部分预混/富氧补燃过程是切实可行的，稀氧部分预混/富氧补燃过程通过调制燃料/氧化剂空间浓度分布，可有效提高燃烧效率的同时，改善污染物的排放特性。本文针对总体当量比t=0.65、0.8、0.9，部分预混当量比p=1.2、1.3、1.4以及稀氧氧浓度=0.17、0.18、0.19、0.20等工况进行了比较分析，获得的最佳工况范围是：部分预混当量比p范围是1.3-1.4，稀氧氧浓度范围是在0.18-0.19。此时，和同当量比的空气部分预混火焰相比，NO生成量可降低22%，CO生成量可降低一个数量级。