摘要：利用动态压力传感器、平面激光诱导荧光(Planer Laser Induced Fluorescence,PLIF)测量系统和气体分析仪针对不同入口气流旋流数和空气含湿量条件下,贫预混预蒸发(Lean Premixed Prevaporized,LPP)燃烧室中振荡燃烧特性、火焰结构变化规律和NO_(x)排放特性开展了实验研究。研究表明:在一定条件下,随着燃烧室入口气流旋流数增加,激励出振荡燃烧的当量比区域扩大,所激励的振荡燃烧强度不断增加,但振荡燃烧的主频则不断下降,火焰变得更加紧凑且不断向燃烧室中心和上游壁面发展;随着燃烧室入口空气含湿量的增加,振荡燃烧强度会下降甚至消失,振荡燃烧的主频增加,火焰结构由振荡燃烧时的平整型火焰向稳定燃烧时的V型火焰转变,火焰的位置也向燃烧室侧壁面和下游方向移动;LPP燃烧室中NO_(x)排放会随着燃烧室入口空气含湿量和入口气流旋流数的增加而下降。

摘要：针对当前喷气式涡轮航空发动机的主流稳焰方式-旋流火焰的燃烧机理、火焰构型等热点问题,设计加工了一套受限空间下的旋流燃烧器,利用了一种能够实现非侵入式、精细化、可视化复杂燃烧流场的OHPLIF(OH-planarlaser-inducedfluorescence)测量系统,研究了该燃烧器在空气流量40 L/min时不同当量比的燃烧工况,并重点分析了旋流火焰的极限熄火工况.结果表明:在受限燃烧室内,由于壁面的作用旋流火焰从“V”型火焰发展成“M”型火焰,在主焰中心两侧会形成两个主漩涡,主漩涡的边界区域有较高浓度的OH分布;距离主纵截面的偏移量D越大,两个主漩涡的形状逐渐不稳直至完全消失,OH也逐渐向靠近壁面的区域聚集;旋流火焰的横向截面测量结果与纵向截面存在较强的对应关系,在H=5 mm横截面处,OH高度集中在“中心圆”区域,随着测量高度的上升,OH逐渐向燃烧室X轴方向两侧的壁面区域聚集.

摘要：为探究不同气体添加剂对丙烷燃烧状态的影响,文章采用图像处理技术和热电偶测温法,对CO_(2)、H_(2)、N_(2)不同体积分数下的火焰结构和温度等表征参数进行研究。针对参数提取过程中存在的火焰光晕干扰问题,结合图像中火焰边缘像素灰度值的变化特性,设计一种动态阈值法,实现了火焰和光晕的有效分割。结果表明:在火焰结构方面,H_(2)增加使火焰高度和表面积明显增大,大幅提高了丙烷燃烧的热释放速率,而CO_(2)和N_(2)则使其保持相对稳定;火焰蓝色区域与添加剂体积分数呈正相关关系,其中CO_(2)的影响最为显著,可有效抑制碳烟的生成。在火焰温度方面,CO_(2)的降温作用明显强于其他2种气体,且CO_(2)体积分数越高,温度降幅越大。

摘要：针对超声速燃烧室火焰驻留时间短和高湍流度的特点,利用500 Hz高频OH-PLIF(planar laser induced fluorescence)技术,研究了氢燃料超声速燃烧室火焰结构,结合壁面压力,获得了点火、稳焰以及熄火过程的规律。结果表明:隔离段入口来流马赫数为2的情况下,氢气当量比0.1和0.3,在火花塞点火下,2 ms均能点燃并获得PLIF火焰图像,其中当量比为0.1凹槽内存在爆燃现象,火焰达到稳定燃烧状态较慢(约65 ms)。稳焰过程中,当量比为0.3燃烧相对不充分,燃烧区域更靠近下壁面,燃烧位置和火核位置变化较大。当量比为0.1和0.3,熄火时间均在6 ms内,其中当量比为0.1熄火时火焰是从凹腔中部传播到凹腔前缘位置熄灭并伴随有一个短暂火焰增强的过程,并且在传播至凹腔前缘时已接近熄灭,当量比为0.3在熄灭前则是慢慢变弱,最终在凹腔前缘至喷氢位置间熄灭。

摘要：针对极端工况下火焰易失稳这一问题,设计开发了带平板稳燃器的热回流燃烧器,研究了热回流-流体回流协同作用对火焰结构的影响.结果表明,火焰在极低当量比下依然可以保持稳定对称结构.通过三维数值模拟对燃烧室内的火焰结构进行了分析.横向结构特性表明火焰根部随火焰面不断靠近侧壁面而向下游移动,火焰顶部随火焰不断靠近侧壁面先向下游移动而后向上游移动.纵向结构特性表明,靠近上游位置的火焰锋面在中央附近比较平直,而近侧壁面的火焰锋面出现明显弯曲.

摘要：为研究航空煤油贫预混预蒸发(LPP)燃烧室火焰结构及污染物排放特性,设计了贫预混预蒸发燃烧实验平台,通过平面激光诱导荧光(PLIF)测量火焰结构,利用气体分析仪完成了排放特性测量研究.实验结果表明,LPP火焰呈现V型分布,随着当量比的增加,火焰长度变长,燃烧反应区域不断加大.当入口轴向流速恒定,随着当量比从0.43增加到0.60,NO_x排放缓慢增加,而当量比大于0.60后,NO_x排放迅速增加,而CO排放受当量比影响较小.在此基础上,研究了入口预热空气温度对污染物排放的影响.发现随着预热空气温度的升高,NO_x排放会不断升高,但预热空气温度的升高对CO的排放影响较小.

摘要：利用非接触的激光PLIF技术测量了在湍流贫燃预混燃烧中的OH自由基分布。以典型煤制合成气真实组分为基础进行工况设计,分为H2含量变化、CO/(CO+CH4)相对比例变化、雷诺数变化和中低热值对比4部分进行实验。通过OH-PLIF信号分析,探讨了H2含量、CO/(CO+CH4)相对比例和雷诺数对燃烧的影响。实验结果表明,雷诺数、H2含量和CO/(CO+CH4)相对比例的变化对合成气燃烧过程都有显著的影响。其中雷诺数的增大和H2含量的增加都加强了OH-PLIF信号强度,即有利于火焰中OH自由基的生成。而CO/(CO+CH4)相对比例的上升,因同时减少了CH4含量,导致OH自由基浓度下降。H2含量的升高和CO/(CO+CH4)相对比例的上升(转折点前)对于火焰行程都有缩短的作用,强化了燃烧。转折点之后CO/(CO+CH4)相对比例的继续上升不利于燃烧。后文对裂解气火焰瞬时图像和火焰面密度的分析印证了上述规律。

摘要：本文的研究对象为不同结构的多孔圆柱式燃烧器。文章采用了数值仿真的方式,探究了其冷态、热态下的流场、温度场和火焰结构。通过对比温度场分布、传热效果,本研究获得了适用于壁挂炉的燃烧器最佳结构。

摘要：燃料质量浓度分布在一定程度上影响混合气体的燃烧效率,能使燃气充分混合的同轴射流、旋片同轴、轴切结合、切向旋流等典型混合模式在航空发动机、燃气轮机及火箭发动机等先进燃烧技术应用中较为常见。因此,设计了甲烷/空气部分预混的燃烧实验装置,较为系统地实验研究了旋流数和轴向流速对混合气体在约束空间燃烧室内燃烧特性的影响。结果表明:对于有中心射流的混合结构,燃气轴向流速较低时产生黄色火焰,增大轴向流速,黄色火焰转为蓝色湍流火焰,且温度分布趋于均匀;纯切向旋流燃烧器的掺混效果较好,受燃气轴向流速的影响小,火焰结构稳定,均为蓝色火焰,温度轴/径向分布均匀且趋势一致,同当量比下燃烧产物中的污染物体积分数最小。

摘要：应用自主研制的10kHz OH-PLIF(Planar laser-induced fluorescence)系统实现超燃冲压发动机点火过程的可视化。在直连式脉冲燃烧风洞上开展了超燃冲压发动机自点火、电火花和激光诱导等离子体三种点火方式的火焰结构演变过程OH-PLIF测试,采集了时间间隔为100μs的高分辨率火焰图像,进一步计算得到火焰OH基荧光强度和火焰面积的时间演化特性及火焰质心发展轨迹。研究发现:三种点火方式的初始火核发展时间均小于1ms;点火过程中,火焰均先沿凹腔壁面向下游传播,在斜坡附近转向上游传播,火焰质心运动速度为100~450m/s;相对其它两种点火过程,自点火存在强烈振荡现象。研究表明,高频PLIF技术是发动机点火过程可视化最有潜力的手段之一,是发动机燃烧机理和设计方法研究的重要支撑。