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化石燃料燃烧导致的CO2大量排放是造成全球气候变暖主要原因之一。高压富氧燃烧是新一代的富氧燃烧技术,是实现CO2捕集与封存的非常有前景燃烧方式。但是,目前高压富氧条件下的实验数据较少,高压富氧的化学反应动力学机理研究也不够成熟。因此,研究燃料在高压富氧条件下的着火与化学反应动力学机理,不仅具有十分重要的科学意义,也具有十分深远的应用价值。本研究首先在激波管中实验研究了CH4在0.8、1.75和10 atm的着火特性。实验结果显示:相比N2气氛,在0.8 atm,CO2对甲烷着火延迟时间的影响十分微弱。当压力增加到10 atm时,CO2对甲烷的着火有着明显的抑制作用。采用实验数据对当前五个主流的燃烧化学反应动力学模型（“Ranzi”,USC 2.0,GRI 3.0,Aramco 1.3和FFCM-1）进行评估。评估显示:五个燃烧模型都不能很好地全面预报甲烷在0.8–10 atm压力范围内O2/CO2气氛（0.21O2+0.79CO2）的着火延迟时间。因此,基于Aramco 1.3,更新优化重要的基元反应,得到的新模型（OXYMECH-1）能够准确地预报甲烷在O2/N2气氛（0.21O2+0.79N2）和O2/CO2气氛（0.21O2+0.79CO2）,压力为0.8、1.75和10atm的着火延迟时间。本文采用激波管首次测量了C2H6在O2/CO2气氛下压力为0.8、2.0和10bar,当量比为0.5、1.0和2.0条件下的着火延迟时间。实验发现:当压力由0.8 bar上升到2.0bar时,当量比对乙烷在O2/CO2气氛下着火延迟时间的影响逐渐降低。在10 bar下,高温范围内,当量比对乙烷着火延迟的影响进一步减弱;而在低温范围内,乙烷的着火延迟时间随着当量比的增加而降低。对Aramco 2.0、“Ranzi”和OXYMECH-1,三个燃烧模型的评估发现:上述三个模型都不能很好地全面预报实验结果。基于OXYMECH-1,构建了可以适用于计算甲烷和乙烷在高压富氧条件下的着火延迟燃烧模型（OXYMECH-2）。同时,采用H2、CH4和C2H6在O2/Ar气氛下的着火延迟实验数据对OXYMECH-2进行了验证。对比Aramco 2.0与OXYMECH-2发现,OXYMECH-2对着火延迟预报结果较好的主要原因是科学合理地选择了反应C2H6+HO2（?）C2H5+H2O2,H+O2（+M）（?）HO2（+M）,CH3+HO2（?）CH3O+OH,C2H4+H（+M）（?）C2H5（+M）和H+O2（?）O+OH的速率常数。本文利用OXYMECH-2研究了CO2的物理属性和化学属性对甲烷高压富氧条件下着火的影响机理。在研究的压力范围内CO2的物理效应是抑制甲烷着火,但这种抑制作用对温度不敏感。在0.8 atm,CO2对甲烷着火的抑制作用随着温度的升高而减弱,且在高温区不明显;在10 atm,CO2对甲烷着火的抑制效应非常显著,且基本不随温度发生变化。在0.8 atm,高温区域内,CO2的伴随效应主要通过HCO+M（?）CO+H+M促进甲烷的着火;在低温区域,CO2的伴随效应主要通过2CH3（+M）（?）C2H6（+M）抑制甲烷的着火。在10 atm,CO2的伴随效应在所研究的温度范围内主要通过2CH3（+M）（?）C2H6（+M）显著地抑制甲烷的着火。在0.8–10 atm,CO2参与的反应主要是CO+OH（?）CO2+H抑制甲烷的着火。对于乙烷高压富氧燃烧,CO2的物理属性对乙烷的着火有着抑制的作用,而化学属性对乙烷的着火作用与压力有着密切的关系。在0.8 bar下,CO2的伴随效应通过C2H4+H（+M）（?）C2H5（+M）促进乙烷的着火,CO2参与的反应通过CO+OH（?）CO2+H抑制乙烷着火。在10 bar下,CO2的伴随效应通过2CH3（+M）（?）C2H6（+M）抑制乙烷的着火;CO2参与的反应通过CO+OH（?）CO2+H和CH2（S）+CO2（?）CH2O+CO共同作用来抑制乙烷的着火。在常温空气稀释燃烧下,炉膛内部还是存有CO浓度较高区域。在CO高浓度区域,高氧气浓度,使反应O+CH3（?）H+CH2O和H+O2（?）OH+O被增强,促进反应了OH+CH2O（?）HCO+H2O生成更多的HCO。HCO快速的被反应HCO+O2（?）HO2+CO,HCO+H2O（?）H+CO+H2O和HCO+M（?）H+CO+M消耗,生成大量的CO。在中心区域,HO2的浓度较高,路径CH3→CH3O→CH2O被增强。该区域CO2的主要生成路径为CH4→CH3→CH3O→CH2O→HCO→CO→CO2。在回流区域,CO主要来源于中心区域和高浓度区域的扩散和输运,然后绝大部分被反应OH+CO（?）H+CO2所消耗,最终炉膛CO排放非常低。