以同軸射流燃燒器為研究對象,對6 mm、11.4 mm和17.4 mm 3種燃燒器直徑下的甲烷空氣同軸射流擴散火焰進行數(shù)值模擬,研究了氧氣質(zhì)量分數(shù)在23%～48%內(nèi)擴散火焰的閃爍特性。結(jié)果表明:使火焰穩(wěn)定的伴流速度比值U_r隨著燃燒器直徑的增大而增加,3種燃燒器直徑下抑制火焰振蕩所對應(yīng)的U_r值分別為0.647、2.2和11.4;作用在火焰面外部的渦旋隨著U_r的增大逐漸向火焰下游推移,同時峰值閃爍頻率增加,而火焰的振蕩幅度逐漸減小,流動與換熱特性由周期性振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)榛煦鐮顟B(tài);火焰的振蕩幅度隨著氧氣質(zhì)量分數(shù)的增加而減小,當氧氣質(zhì)量分數(shù)為48%時,火焰的閃爍峰值頻率為10 Hz,且火焰閃爍的峰值頻率不隨氧氣質(zhì)量分數(shù)發(fā)生變化。 

【文章來源】：動力工程學報. 2020,40(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

不同燃料體積流量下平均火焰高度

為了探究不同燃燒器直徑下非預混火焰的閃爍規(guī)律,圖5給出了燃燒器直徑為6 mm、11.4 mm和17.4 mm時火焰振蕩幅度隨Ur的變化曲線。由圖5可知,隨著Ur的增加,振蕩幅度逐漸減小。但振蕩幅度變化的快慢與燃燒器直徑相關(guān),di=6 mm時,火焰脈動的振蕩幅度變化較快,對應(yīng)的Ur為0.647。當Ur>0.6時,火焰閃爍被抑制。di為11.4 mm和17.4 mm時抑制火焰閃爍對應(yīng)的Ur分別為2.2和11.4。隨著燃燒器直徑的增加,相同燃料體積流量下使火焰穩(wěn)定的Ur也越來越大。這主要是因為相同體積流量下,燃燒器直徑越大,燃料出口流速反而越小,浮升力的影響在流動中占據(jù)主導地位,而流場中渦的形成主要受浮升力影響,因此相同燃料體積流量下,燃燒器噴口直徑越大,抑制火焰面振蕩對應(yīng)的Ur越大。圖6給出了無量綱閃爍頻率St隨Ur的變化情況。從圖6可以看出,St隨Ur的增加緩慢增加,當燃燒器直徑較大(di=17.4 mm)時,曲線出現(xiàn)了頻率的突增,而在較小的燃燒器直徑下,閃爍頻率突變并不明顯,這主要是由于燃燒器直徑較大時,只有Ur增加到較大值時才能抑制火焰的閃爍現(xiàn)象。結(jié)合圖5和圖6可知,di=17.4 mm時,當Ur≥3時,振蕩幅度急劇減小,閃爍頻率突增,這可能是由于閃爍行為發(fā)生了改變,使得火焰頂部的收縮、脫離現(xiàn)象消失,從而轉(zhuǎn)變?yōu)榛鹧孑S線方向上的脈動;隨著Ur的增加,無量綱閃爍頻率增加,火焰脈動的振幅減小。燃燒器直徑越大,火焰脈動振幅減小的速率越慢,抑制火焰閃爍對應(yīng)的Ur越大。

圖6給出了無量綱閃爍頻率St隨Ur的變化情況。從圖6可以看出,St隨Ur的增加緩慢增加,當燃燒器直徑較大(di=17.4 mm)時,曲線出現(xiàn)了頻率的突增,而在較小的燃燒器直徑下,閃爍頻率突變并不明顯,這主要是由于燃燒器直徑較大時,只有Ur增加到較大值時才能抑制火焰的閃爍現(xiàn)象。結(jié)合圖5和圖6可知,di=17.4 mm時,當Ur≥3時,振蕩幅度急劇減小,閃爍頻率突增,這可能是由于閃爍行為發(fā)生了改變,使得火焰頂部的收縮、脫離現(xiàn)象消失,從而轉(zhuǎn)變?yōu)榛鹧孑S線方向上的脈動;隨著Ur的增加,無量綱閃爍頻率增加,火焰脈動的振幅減小。燃燒器直徑越大,火焰脈動振幅減小的速率越慢,抑制火焰閃爍對應(yīng)的Ur越大。3.2 不同伴流速度比值下火焰閃爍的非線性分析

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3279364