《負壓下的層流預混火焰結構及火焰不穩定機理研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由譚建國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：負壓下的層流預混火焰結構及火焰不穩定機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：譚建國
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目利用負壓下火焰鋒將展寬的特點，採用先進光學手段對負壓下的層流預混火焰進行研究。首先研究不同燃燒方式、不同混合氣組成、不同壓力下的火焰結構，特別是得到細節的反應區結構，建立包含詳細化學反應的層流預混火焰模型；然後研究不同結構參數和工作參數下的火焰速度，特別是明晰火焰的膨脹和壓縮、拉伸和皺褶的規律及其對火焰速度的影響；最後通過實現層流預混火焰的自發不穩定，測量發生不穩定時的火焰結構和特徵參數，分析其主要影響因素，探求在考慮反應區厚度時的火焰不穩定機理。.本項目的研究將有助於深入了解層流預混火焰的反應區結構及其對火焰速度和穩定性的影響，有助於加深對負壓燃燒過程的理解，為設計出高效穩定的負壓燃燒器提供機理性認識。
結題摘要
本項目以負壓下的層流預混火焰為研究對象，開展了火焰結構、火焰傳播速度和火焰穩定性的試驗和仿真研究。首先開展了平面預混火焰的試驗研究。通過採用CH4、C2H2、H2三種燃料，O2和空氣兩種氧化劑，研究了不同反應速度下的火焰結構；研究了壓力為9kPa~100kPa、當量比為0.7～1.3時的火焰結構及其特徵參數，獲得了精細的一維火焰結構。結果表明：隨著壓力降低，OH*和CH*的峰值濃度位置越高，火焰厚度越寬，更有利於獲得細節的火焰結構。近熄火狀態下，氣流速度雖略大於火焰傳播速度，但可以通過一定的火焰彎曲達到較穩定的燃燒。接著開展了對沖火焰的試驗研究，考察了壓力、當量比和應變率對自發輻射和PLIF光強峰值、光強分布等的影響。結果表明：OH*自發輻射光強峰值隨壓力增長而減小；三種激發態粒子隨應變率的增長都是先增大後減小的，在應變率64.48～96.72s-1時達到最大值；應變率越大，激發態粒子的分布越寬，但OH基濃度逐漸下降。然後開展了自發輻射數值研究。通過分析和驗證OH*和CH*的產生機理，開展了平面火焰和對沖火焰結構的數值計算，所得激發態粒子的分布與自發輻射試驗結果較為一致；考察了不同燃料類型、不同壓力和當量比下的火焰傳播速度，獲得了其影響規律。最後開展了層流預混火焰的自發不穩定性研究。通過調節負壓壓力，可以實現火焰的自發不穩定。研究表明：這種自發不穩定有上下振動、左右交替熄滅等多種形態，振動頻率為30～200Hz；在上下振動模態中，火焰振動頻率與火焰高度振幅大致成反比，高度振動和強度振動具有同頻率但不同相位的特點，且高度振幅和強度振幅隨壓力增大先增加後減小；分析表明：火焰熱釋放與爐盤之間的傳熱耦合是自發不穩定的內在激勵機制。
