清华大学学报(自然科学版)

作者：李丹, 吕海陆, 张扬, 张海, 周托, 吕俊复

单位：清华大学 能源与动力工程系, 热科学与动力工程教育部重点实验室, 北京 100084

关键词：富氢燃料气,来流气体混合均匀性,湍流射流火焰,回火,流场特性

基金：国家科技重大专项(J2019-III-0018-0062);国家自然科学基金项目(52176116);清华大学山西清洁能源研究院创新种子基金(20182000335)。

微混燃烧器的可燃气体预混发生在距燃烧器喷嘴出口较近的地方,可燃气在喷嘴出口可能存在一定的不均匀性,对回火的影响值得关注。使用高速摄像和纹影法实验观测了4种燃料预混方式对氢气(H2)、一氧化碳(CO)和空气湍流射流火焰回火特性的影响,并使用粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术测量了回火条件下的出口流场,结果表明在不同预混方式下,湍流射流火焰的回火都属于边界层回火,混合均匀性不影响湍流射流火焰回火机理。高速摄像结果显示,回火前接近化学当量状态下,预混火焰周围呈蓝色且存在扩散火焰层,而混合程度最劣条件下的一侧扩散火焰呈明显的橘红色,加之回火开始于同侧,表明该侧氢气浓度较高;随着混合均匀性改善,橘红色扩散火焰逐渐消失,发生回火的起始位置呈随机性。通过纹影图像能较清晰地分辨回火发生的时刻和位置,观测的回火过程用时与高速摄像结果一致。不同来流预混方式的回火速度范围存在一定差异,来流混合程度差更容易发生回火。结合PIV测量结果分析表明：来流预混形式对喷口附近气流速度场影响不大,其对回火的影响主要体现在浓度分布的变化,主要因素是壁面附近火焰传播速度的改变。

来源：2023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2023年第4期