清华大学学报(自然科学版)

作者：李龙飞, 温禹哲, 刘有晟

单位：1. 清华大学 燃烧能源中心与能源与动力工程系, 北京 100084,2. 清华大学 热科学与动力工程教育部重点实验室, 北京 100084

关键词：微重力实验,射流火焰,特征时间尺度,氮气稀释,二甲醚

基金：中国载人航天系统办公室空间应用系统科学实验项目,国家重点研发计划项目(2021YFA0716201)

微重力环境消除了由重力引起的自然对流, 在近极限火焰的现象研究方面有着较大的优势。该文以二甲醚层流射流扩散火焰为研究对象, 采用清华大学自由落体设施以及相应的射流火焰装置, 探究了在常重力和微重力环境中火焰推举高度的控制因素。结果表明, 随着氮气稀释比例的增大, 火焰的推举会由最初的浮力主控转变为由惯性力主导; 随着二甲醚体积分数的增加, 火焰推举高度上下限之间的距离逐渐缩小, 可能存在某一推举火焰的临界体积分数。火焰进入微重力状态后, 在推举高度不变的情况下, 对应水平线与化学当量比轮廓交点处的流速增加, 火焰温度随着其比表面积的增大而降低, 展现出较小的火焰传播速度, 导致火焰的推举高度增加。该文通过对比常重力和微重力环境下二甲醚层流射流扩散火焰的推举高度变化, 揭示了浮力、惯性力以及化学当量比对火焰行为的控制机制, 深化了对近极限火焰动力学特性的理解, 为微重力环境下燃烧过程的优化提供了理论依据。

来源：2026年第4期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

查看清华大学学报(自然科学版)杂志2026年第4期