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甲烷/氧气层流反扩散火焰形态及滞后特性研究

李新宇 代正华 徐月亭 李超 王辅臣

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甲烷/氧气层流反扩散火焰形态及滞后特性研究

李新宇, 代正华, 徐月亭, 李超, 王辅臣

Mode and hysteresis of laminar methane/oxygen inverse diffusion flame

Li Xin-Yu, Dai Zheng-Hua, Xu Yue-Ting, Li Chao, Wang Fu-Chen
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  • 对空气气氛中甲烷/氧气反扩散火焰的形态和推举滞后特性进行了实验研究. 实验中通过改变气体流量考察了气速变化对火焰形态演变及滞后特性的影响, 并利用紫外相机系统研究了气速对不同形态火焰中OH*分布的影响. 研究结果表明: 甲烷气速、氧气气速和火焰的历史状态是决定火焰形态的三个重要参数, 并以此对实验范围内的火焰形态进行了分区; 氧气气速对不同形态反扩散火焰轴线上的OH*分布有相似的影响, 当氧气缺乏时, 反扩散反应区较短, 当氧气富余时, 反扩散反应区在轴向分布较广; 同轴甲烷的气速对反扩散火焰的滞后特性影响显著, 随着甲烷气速的增加, 反扩散火焰的推举速度和再附着速度呈线性减小, 部分预混火焰向反扩散火焰转变的速度呈线性增加.
    Flame modes and liftoff hysteresis of the methane/oxygen inverse diffusion flame (IDF) are experimentally studied in still air. The effects of gas velocity on flame mode and liftoff hysteresis are investigated by changing the gas flow rate, and the influences of gas velocity on OH* distribution in different modes of flame are investigated using an ultraviolet camera. The results show that methane velocity, oxygen velocity and history of the flame mode are the key factors in determining the flame mode. Flame mode regimes are identified according to the three factors. The OH* profile along the axis of the nozzle in the IDF indicates that the reaction zone is narrow in fuel rich condition and broad in fuel lean condition. The hysteresis characteristics of the IDF are significantly influenced by the coaxial methane velocity. With the increase of coaxial methane velocity, the liftoff velocity and attachment velocity of the IDF decrease linearly, while the transition velocity increases linearly from partly premixed flame to IDF.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB227000)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: WB1213004)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2010CB227000) and the Fundamental Research Fund for the Central Universities, China (Grant No. WB1213004).
    [1]

    Lin C K, Jeng M S, Chao Y C 1993 Exp. Fluids 14 353

    [2]

    Chung S H 2007 Proc. Combust. Inst. 31 877

    [3]

    Lyons K M 2007 Prog. Energy Combust. Sci. 33 211

    [4]

    Scholefield D A, Garsie J E 1949 Third Symposium on Combustion, Flame, and Explosion Penomena (Massachusetts: The Massachusetts Institute of Technology Cambrige) p102

    [5]

    Gollahalli S R, Savas O, Huang R F, Rodriquez Azara J L 1988 Symposium (International) on Combustion 21 1463

    [6]

    Demare D, Baillot F 2001 Phys. Fluids 13 2662

    [7]

    Lee J, Chung S H 2001 Combust. Flame 127 2194

    [8]

    Lee J, Won S H, Jin S H, Chung S H 2003 Combust. Flame 135 449

    [9]

    Terry S D, Lyons K M 2006 J. Energy Resour. Technol 128 319

    [10]

    Iyogun C O, Birouk M 2008 Combust. Sci. Technol. 180 2186

    [11]

    Sze L K, Cheung C S, Leung C W 2006 Combust. Flame 144 237

    [12]

    Jin P, Li M, Cai G B 2013 Chin. Phys. B 22 044701

    [13]

    Stelzner B, Hunger F, Voss S, Keller J, Hasse C, Trimis D 2013 Proc. Combust. Inst. 34 1045

    [14]

    Wu K T, Essenhigh R H 1985 Symposium (International) on Combustion 20 1925

    [15]

    Takagi T, Xu Z, Komiyama M 1996 Combust. Flame 106 252

    [16]

    Qiu X L, Long Q, Wu Y X, Zhang H, L J F 2011 Proceeding of Chinese Society of Engineering Thermophysics on Engine Aero Combustion Hangzhou, November 27-30, 2011 p1 (in Chinese) [仇晓龙, 龙泉, 吴玉新, 张海, 吕俊复 2011 2011年中国工程热物理学会热机气动燃烧学学术会议论文集 杭州, 2011年11月27–30日, 2011第1页]

    [17]

    Sobiesiak A, Wenzell J C 2005 Proc. Combust. Inst. 30 743

    [18]

    Sze L K, Cheung C S, Leung C W 2004 Int. J. Heat Mass Transfer 47 3119

    [19]

    Mikofski M A, Williams T C, Shaddix C R, Fernandezpello A C, Blevins L G 2007 Combust. Flame 149 463

    [20]

    Shaddix C R, Williams T C, Blevins L G, Schefer R W 2005 Proc. Combust. Inst. 30 1501

    [21]

    Mikofski M A, Williams T C, Shaddix C R, Blevins L G 2006 Combust. Flame 146 63

    [22]

    Elbaz A M, Roberts W L 2014 Exp. Therm Fluid Sci. 56 23

    [23]

    Liu F, Smallwood G J 2011 Proc. Combust. Inst. 33 1063

    [24]

    Johnson M B, Sobiesiak A 2011 Proc. Combust. Inst. 33 1079

    [25]

    Joedicke A, Peters N, Mansour M 2005 Proc. Combust. Inst. 30 901

    [26]

    Lawn C J 2009 Prog. Energy Combust. Sci. 35 1

  • [1]

    Lin C K, Jeng M S, Chao Y C 1993 Exp. Fluids 14 353

    [2]

    Chung S H 2007 Proc. Combust. Inst. 31 877

    [3]

    Lyons K M 2007 Prog. Energy Combust. Sci. 33 211

    [4]

    Scholefield D A, Garsie J E 1949 Third Symposium on Combustion, Flame, and Explosion Penomena (Massachusetts: The Massachusetts Institute of Technology Cambrige) p102

    [5]

    Gollahalli S R, Savas O, Huang R F, Rodriquez Azara J L 1988 Symposium (International) on Combustion 21 1463

    [6]

    Demare D, Baillot F 2001 Phys. Fluids 13 2662

    [7]

    Lee J, Chung S H 2001 Combust. Flame 127 2194

    [8]

    Lee J, Won S H, Jin S H, Chung S H 2003 Combust. Flame 135 449

    [9]

    Terry S D, Lyons K M 2006 J. Energy Resour. Technol 128 319

    [10]

    Iyogun C O, Birouk M 2008 Combust. Sci. Technol. 180 2186

    [11]

    Sze L K, Cheung C S, Leung C W 2006 Combust. Flame 144 237

    [12]

    Jin P, Li M, Cai G B 2013 Chin. Phys. B 22 044701

    [13]

    Stelzner B, Hunger F, Voss S, Keller J, Hasse C, Trimis D 2013 Proc. Combust. Inst. 34 1045

    [14]

    Wu K T, Essenhigh R H 1985 Symposium (International) on Combustion 20 1925

    [15]

    Takagi T, Xu Z, Komiyama M 1996 Combust. Flame 106 252

    [16]

    Qiu X L, Long Q, Wu Y X, Zhang H, L J F 2011 Proceeding of Chinese Society of Engineering Thermophysics on Engine Aero Combustion Hangzhou, November 27-30, 2011 p1 (in Chinese) [仇晓龙, 龙泉, 吴玉新, 张海, 吕俊复 2011 2011年中国工程热物理学会热机气动燃烧学学术会议论文集 杭州, 2011年11月27–30日, 2011第1页]

    [17]

    Sobiesiak A, Wenzell J C 2005 Proc. Combust. Inst. 30 743

    [18]

    Sze L K, Cheung C S, Leung C W 2004 Int. J. Heat Mass Transfer 47 3119

    [19]

    Mikofski M A, Williams T C, Shaddix C R, Fernandezpello A C, Blevins L G 2007 Combust. Flame 149 463

    [20]

    Shaddix C R, Williams T C, Blevins L G, Schefer R W 2005 Proc. Combust. Inst. 30 1501

    [21]

    Mikofski M A, Williams T C, Shaddix C R, Blevins L G 2006 Combust. Flame 146 63

    [22]

    Elbaz A M, Roberts W L 2014 Exp. Therm Fluid Sci. 56 23

    [23]

    Liu F, Smallwood G J 2011 Proc. Combust. Inst. 33 1063

    [24]

    Johnson M B, Sobiesiak A 2011 Proc. Combust. Inst. 33 1079

    [25]

    Joedicke A, Peters N, Mansour M 2005 Proc. Combust. Inst. 30 901

    [26]

    Lawn C J 2009 Prog. Energy Combust. Sci. 35 1

  • [1] 田城, 蓝剑雄, 王苍龙, 翟鹏飞, 刘杰. BaF 2高压相变行为的第一性原理研究. 物理学报, 2022, 71(1): 017102. doi: 10.7498/aps.71.20211163
    [2] 田子阳, 赵会杰, 尉昊赟, 李岩. 基于混合飞秒/皮秒相干反斯托克斯拉曼散射的动态高温燃烧场温度测量. 物理学报, 2021, 70(21): 214203. doi: 10.7498/aps.70.20211144
    [3] 田城, 蓝剑雄, 王苍龙, 翟鹏飞, 刘杰. BaF2高压相变行为的第一性原理研究. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211163
    [4] 彭林峰, 曾子琪, 孙玉龙, 贾欢欢, 谢佳. 富钠反钙钛矿型固态电解质的简易合成与电化学性能. 物理学报, 2020, 69(22): 228201. doi: 10.7498/aps.69.20201227
    [5] 汤卉, 唐新桂, 蒋艳平, 刘秋香, 李文华. 铌酸锶钡陶瓷中氧空位对离子电导率和弛豫现象的影响. 物理学报, 2019, 68(22): 227701. doi: 10.7498/aps.68.20190562
    [6] 倪之玮, 李新政, 白占国, 李燕. 反应扩散系统中反螺旋波与反靶波的数值研究. 物理学报, 2018, 67(18): 188201. doi: 10.7498/aps.67.20180864
    [7] 李阳, 宋永顺, 黎明, 周昕. 碳纳米管中水孤立子扩散现象的模拟研究. 物理学报, 2016, 65(14): 140202. doi: 10.7498/aps.65.140202
    [8] 张鹏, 洪延姬, 丁小雨, 沈双晏, 冯喜平. 等离子体对含硼两相流扩散燃烧特性的影响. 物理学报, 2015, 64(20): 205203. doi: 10.7498/aps.64.205203
    [9] 黄雪峰, 李盛姬, 周东辉, 赵冠军, 王关晴, 徐江荣. 介观尺度下活性炭微粒的光镊捕捉、点火和扩散燃烧特性研究. 物理学报, 2014, 63(17): 178802. doi: 10.7498/aps.63.178802
    [10] 林丽烽, 周兴旺, 马洪. 分数阶双头分子马达的欠扩散输运现象. 物理学报, 2013, 62(24): 240501. doi: 10.7498/aps.62.240501
    [11] 杨天勇, 孔春阳, 阮海波, 秦国平, 李万俊, 梁薇薇, 孟祥丹, 赵永红, 方亮, 崔玉亭. N离子注入富氧ZnO薄膜的p型导电及拉曼特性研究. 物理学报, 2013, 62(3): 037703. doi: 10.7498/aps.62.037703
    [12] 白宇浩, 云国宏, 那日苏. 外应力对铁磁/反铁磁体系交换偏置的影响及阶跃现象. 物理学报, 2009, 58(7): 4962-4969. doi: 10.7498/aps.58.4962
    [13] 姚蕊, 王福合, 周云松. 氧原子在Zr(0001)表面附近的扩散. 物理学报, 2009, 58(13): 177-S182. doi: 10.7498/aps.58.177
    [14] 黄群星, 刘 冬, 王 飞, 严建华, 池 涌, 岑可法. 非对称碳氢扩散火焰内烟黑浓度与温度联合重建模型研究. 物理学报, 2008, 57(12): 7928-7936. doi: 10.7498/aps.57.7928
    [15] 詹杰民, 李毓湘. 温盐双扩散均衡场中的振荡现象. 物理学报, 2002, 51(4): 828-834. doi: 10.7498/aps.51.828
    [16] 向 嵩, 庄 军, 刘 磊. 吸附原子在Ag,Pt,Au(110)表面上的自扩散现象. 物理学报, 1998, 47(4): 678-685. doi: 10.7498/aps.47.678
    [17] 庄军, 刘磊. 用分子动力学方法研究Ag(001)表面吸附原子的自扩散现象. 物理学报, 1997, 46(12): 2418-2425. doi: 10.7498/aps.46.2418
    [18] 钟凡, 张进修. 缺陷对滞后标度性的影响. 物理学报, 1997, 46(4): 791-795. doi: 10.7498/aps.46.791
    [19] 吴军桥, 王志军, 吴克, 张金龙, 李传义, 尹道乐, 周锡煌, 顾镇南, 金朝霞. 金属薄膜在云母与富勒烯衬底上的电阻弛豫现象. 物理学报, 1997, 46(2): 387-392. doi: 10.7498/aps.46.387
    [20] 吴克, 吴军桥, 王志军, 张金龙, 李传义, 尹道乐, 顾镇南, 周锡煌, 金朝霞. 富勒烯薄膜上二维金属渗流系统的电击穿现象. 物理学报, 1996, 45(11): 1905-1912. doi: 10.7498/aps.45.1905
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-04
  • 修回日期:  2014-07-21
  • 刊出日期:  2015-01-05

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