面对当前环境压力,为了更快更好地实现“碳达峰、碳中和”的宏伟目标。针对当前清洁能源发电的需求,自主设计适合IGCC燃气轮机燃烧室的微混单喷嘴,依托微混燃烧技术以等体积比的CO和H2为燃料,利用Williams简化机理进行三维数值计算。通过研究不同的喷嘴结构在喷嘴出口处的掺混特性和掺混距离,对喷嘴的结构进行优化得出适合热态实验的喷嘴结构。随后展开热态计算,通过分析单喷嘴热态的温度和组分分布,定性和定量地得出单喷嘴火焰的稳定特性和排放特性规律。相同工况下,对比研究伴流和无伴流的火焰特征和湍流预混火焰模式。本文首先分析了合成气燃料的燃烧特性,通过对比传统燃气轮机的天然气燃料分析不同合成气组分下的燃烧特点,综合考虑最终选择等体积比的CO和H2为燃料进行数值模拟。通过对比实验数据与经典动力学机理,最终选择满足数值计算要求的Williams简化机理进行热态计算。在确定燃料和燃烧机理后,利用微混技术降低NOx的思想设计了不同尺寸结构的单喷嘴,针对不同喷嘴结构进行网格离散,利用网格收敛性指数（GCI）验证网格无关性,最终确定采用200万的网格进行数值模拟。其次,本文针对喷嘴出口管径、喷嘴预混距离和燃料孔数量等变量分析燃料和氧化剂掺混特性的影响。以面积加权均匀性指数和混合指数两个参数定量化评价喷嘴出口燃料的掺混均匀性。根据不同变量对燃料掺混特性影响的结论,得到燃料孔数量为4和预混距离为6d（d位燃料孔直径）的最优化喷嘴结构。然后,采用优化后的喷嘴结构,分析当量比、喷嘴出口流速和喷嘴出口管径对火焰特性的影响。通过观察温度场、基态OH和激发态OH*场的分布,定性分析火焰的稳定性。利用均匀性指数定量分析火焰高温区的温度均匀性,预测NOx的生成趋势。最后,对比分析相同工况在伴流和无伴流的条件下的火焰特性以及湍流预混火焰的分布模式。伴流作用通过预热主流出口燃料混合物,能够达到拓宽燃料静态稳燃界限的目的。伴流的热环境使喷嘴的火焰模式发生改变,研究的全部工况都进入到燃烧反应污染物排放较低的分布反应区。