通过提高反应物预热温度、降低氧浓度,柔和燃烧可以实现较低的火焰温度、降低NOx排放,是新一代燃气轮机燃烧室低NOx排放的实现方式之一。本文针对柔和燃烧燃气轮机燃烧室应用,通过解耦烟气和燃料空气掺混的方式建立了实验模型和数值模型,对柔和燃烧的热力学条件和流动条件进行了研究,并分析了柔和燃烧的特征,目的是深入了解柔和燃烧的发生条件、拓宽柔和燃烧工作范围,为柔和燃烧燃气轮机燃烧室的设计提供依据。研究柔和燃烧发生条件的理想模型是烟气与燃料快速掺混后发生柔和燃烧反应。本文首先建立了柔和燃烧的实验模型和数值模型。通过解耦烟气和燃料空气的掺混,建立了实验模型：第一段产生烟气,掺混段实现烟气和燃料空气的快速掺混,第二段实现柔和燃烧。采用化学反应器网络的方法建立了数值模型。研究发现,实验模型可以较好地实现烟气和燃料空气的快速掺混,验证了实验模型的可行性。通过数值分析,确定了典型燃机燃烧室工况下柔和燃烧的发生条件,发现烟气掺混率通过改变混合物温度来影响柔和燃烧的工况范围,点火延迟时间随掺混率增大而降低。研究还发现柔和燃烧具有较高的燃料适应性和变负荷性能,验证了柔和燃烧应用于燃气轮机燃烧室的可行性。随后通过实验模型和数值模型,确定了实验段柔和燃烧的工况范围。结果表明,实验段在掺混率大于1、烟气和燃料空气混合物的温度大于1200K、氧浓度低于13%的条件下可以实现柔和燃烧。实验段烟气和燃料空气混合物的点火延迟时间主要受温度的影响。引入Da数分析了柔和燃烧的流动条件。最后对柔和燃烧的特征进行了研究。柔和燃烧的火焰面分散,燃烧反应在空间较大范围内发生,火焰亮度低,OH信号强度和脉动都非常弱。柔和燃烧能够有效抑制NO的生成。柔和燃烧反应物温度高于自燃温度,不需要特定的稳焰机制,因而其火焰稳定性较好,有较宽的熄火极限。通过文本的研究,确定了燃气轮机燃烧室柔和燃烧的发生条件,并对柔和燃烧的现象和特征有了较全面的认识。