随着天然气在我国能源结构占比的大幅度提高,以及人民群众对高品质生活的向往,大功率且高性能的燃气灶成为当前燃气灶行业研发的热点产品。本文的研究对象是额定热负荷为5.0 k W的大气-红外复合型上进风燃气灶,本文通过对外环引射器和混气室的冷态数值模拟、不同聚能结构下复合型灶的热态数值模拟,对复合型灶的上述结构进行了优化,提出候选的优化结构。按照国标《家用燃气灶具》（GB 16410-2014）的要求,对优化结构的样机的热负荷、烟气CO和热效率进行实验研究,研发燃烧性能更优的复合型上进风燃气灶。本研究利用FLUENT软件对外环引射器进行数值模拟,获得引射性能更好的两种外环引射管尺寸为:（1）喉部直径13.2 mm、喉部长度10.0 mm、扩散管出口直径18.5mm;（2）喉部直径13.2 mm、喉部长度10.0 mm、扩散管出口直径19.8 mm。针对外环混气室分气均匀性不良的情况,提出横向条状开孔盖板、纵向条状开孔盖板和延伸面导流等三种不同结构的盖板。模拟结果显示,纵向条状开孔的盖板的分气均匀程度最好。根据数值模拟提出的优化结构制作了相应的样机。按照国标《家用燃气灶具》（GB16410-2014）的要求进行实验,结果显示,锅支架高度为25.10 mm（原设计高度为26.12mm）时燃气灶有最高的折算热效率79.20%和理想的烟气CO排放（干烟气中的CO浓度（α=1）为105 ppm）。采用尺寸（2）的外环引射管的样机热效率为80.34%,相比原型机提高了2.06个百分点,并且烟气CO的排放也较为理想（干烟气中的CO浓度（α=1）为111 ppm）。使用纵向条形风口的盖板的样机的实验结果显示,干烟气中的CO浓度（α=1）为204 ppm,相比原型机的452 ppm,下降了近1倍;同时,热效率没有明显变化。本研究还提出了凸型新聚能圈和挡圈两种聚能结构。热态模拟的结果显示,新聚能圈和挡圈都能提升原型燃气灶的热效率,且挡圈提升的程度要高于新聚能圈结构。实验测试显示,使用新聚能圈的干烟气中的CO浓度（α=1）为68 ppm,相比原聚能圈（195 ppm）降低了近3倍;且比使用原聚能圈的热效率高出0.85个百分点。增加挡圈后的样机热效率达80.31%,相比原型机提高了1.92个百分点。