当量比对旋流燃烧室火焰形态与流场影响的激光诊断

针对贫燃预混旋流燃烧的不稳定性问题,利用三维粒子图像测速技术(Stereo-Particle Image Velocimetry, Stereo-PIV)和OH^*火焰自发光系统(OH^*-Chemiluminescence)对旋流燃烧室头部的平面三维流场和火焰形态进行了联合测量诊断,分析了当量比、旋流数对燃烧室外回流区回火及对应流场的影响规律。研究发现:燃烧热释放显著提升了流场内时均速度和脉动速度的均方根(RMS);在热态情况下,中心回流区膨胀对剪切层和外回流区存在明显的挤压效应;特别是在当量比0.63~0.66附近的不稳定区间内,火焰宏观形态与稳定结构发生瞬变,火焰开始向燃烧室上游的外回流区回火,其变化机理为外回流区回流的流体卷吸火焰锋面,导致火焰脱离剪切层,随着流体的回流而传播到上游。

基于火焰OH自发光技术的贫燃旋流预混燃烧吹熄机理

利用火焰OH自发光技术研究了湍流状态下贫燃旋流预混燃烧的吹熄过程,获取了不同当量比下的平均火焰图像、瞬时火焰图像、二维火焰表面密度和OH平均强度.将当量比从0.90降低至0.46,即由火焰的稳定燃烧状态转变至临界吹熄状态,火焰由中间凹陷的紧缩形变为柱状.当量比位于0.90～0.55时,火焰表面密度下降约10%,可以认为此时火焰处于稳定燃烧状态.当量比位于0.55～0.50时,进度变量最大值从1.0变为0.5,说明火焰锋面处于强烈脉动中,且OH强度骤降约为67%.通过观察OH强度突变区域内的瞬时火焰图像,发现火焰锋面经历了脱离钝体、向燃烧室下游移动,再燃的往复过程.最后比较了不同旋流数(0.45、0.61和0.90)对于OH强度突变区间的影响,结果表明旋流数对于该区间的影响并不明显.