高温富氧空气下燃料射流自点火及火焰抬升特性研究

针对高温富氧空气中燃料射流的自点火现象及射流火焰的稳定机理,通过调节空气中的氧含量、射流速度和燃料稀释度,实验获得了自点火形成的射流火焰抬升高度变化规律.结果表明,随着空气中氧含量的提高,射流火焰抬升高度降低,吹熄极限速度增加;随着燃料射流速度增加,自点火后形成的火焰类型发生转变,火焰抬升高度会发生突增.通过将实验数据与现有抬升高度预测模型对比,得出了影响富氧自点火射流火焰稳定的主要因素.

超音速氢气燃烧火焰结构特性的直接数值模拟

在课题组前期工作的基础上,对一马赫数为1.2的三维超音速氢气射流抬升火焰进行了直接数值模拟研究,其中空间离散采用波带优化的四阶WENO格式,时间积分采用带有TVD性质的三步三阶龙格库塔格式,边界条件采用了无反射特征边界条件,总的计算网格数达到9.75亿。结果表明:超音速射流氢气燃烧火焰可分为根部层流状的高温高热量释放率稳燃区、高度褶皱的湍流剧烈混合区和远场燃烧区。火焰自燃稳燃点出现在喷口附近的x/D=0.86处,对应着最易反应混合分数。在此下游,预混燃烧和扩散燃烧两种模式同时存在,其中在剧烈混合区和远场区火焰以扩散燃烧为主,但在火焰根部的局部区域预混燃烧热量释放率达到35%左右。