負壓下層流預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)和特征參數(shù)研究.pdf

1、層流預(yù)混火焰是自然界中最簡單的火焰，是研究湍流擴散火焰的基礎(chǔ)。負壓條件下火焰的反應(yīng)區(qū)厚度會增寬，可以通過光學(xué)測量技術(shù)手段得到更細致全面的火焰結(jié)構(gòu)。高空沖壓發(fā)動機內(nèi)由于為低壓或負壓，燃燒效率低，易于出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定。本文主要通過試驗手段，并輔以數(shù)值模擬對負壓下層流預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)進行研究。
　　為了研究負壓下壓力、當量比、應(yīng)變率等的變化對甲烷空氣層流預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)的影響，建立了平面火焰和對沖火焰試驗系統(tǒng)以及自發(fā)輻射和OH-PLIF光學(xué)測量試

2、驗系統(tǒng)等。數(shù)值模擬采用Chemkin軟件和GRI-Mech3.0甲烷空氣燃燒反應(yīng)模型，并加入激發(fā)態(tài)粒子OH*、CH*和C2*的反應(yīng)機理，主要分析了壓力、當量比、以及應(yīng)變率對激發(fā)態(tài)粒子濃度分布的影響。
　　在數(shù)值模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過自發(fā)輻射和OH-PLIF試驗研究了壓力、當量比和應(yīng)變率對火焰結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn) OH*和CH*的光強峰值隨壓力的變化而變化，C2*則不變；隨著當量比的增長，OH*的光強峰值先增大后減小，CH*變化無規(guī)

3、律，C2*逐漸增大，OH基逐漸減??；OH*、CH*、 C2*和OH基的光強峰值隨應(yīng)變率的增長都是先增大后減小。
　　論文采用自發(fā)輻射和火焰光譜研究了負壓下層流預(yù)混火焰的部分特征參數(shù)如熱釋放率和火焰當量比。研究發(fā)現(xiàn) OH*在平面火焰和對沖火焰條件下都能用來標識熱釋放率，CH*在部分火焰中也能標識熱釋放率，C2*則不能；火焰當量比的研究發(fā)現(xiàn) OH*/CH*的比值可以用來推斷富燃甲烷空氣火焰當?shù)禺斄勘?，而C2*/CH*的比值可以用來推斷