富氧層流擴散火焰的結(jié)構(gòu)形狀和脈動特性檢測研究.pdf

1、擴散火焰的結(jié)構(gòu)形狀與脈動特性是擴散火焰的重要方面，本文以O(shè)2/N2和O2/CO2兩種氣氛下的層流擴散火焰為對象，研究了其火焰結(jié)構(gòu)形狀和脈動特性。
　　本文基于Roper模型對火焰形狀進(jìn)行了理論求解，主要分為三個主要部分：控制方程的無量綱化，無量綱方程的求解和柱坐標(biāo)的求解。求解出了O2/N2和O2/CO2氣氛下不同氧氣體積百分濃度的無量綱層流擴散火焰形狀。發(fā)現(xiàn)隨著氧氣體積百分濃度的增加，O2/N2和O2/CO2氣氛下不同氧氣體積百分

2、濃度的無量綱火焰形狀有變低變窄的趨勢；而氧氣體積百分濃度相同的不同氣氛下，無量綱火焰形狀是一致的，燃料一定時，氧化劑氧氣體積百分濃度決定了無量綱火焰形狀。同時，在柱坐標(biāo)求解過程中針對火焰區(qū)域的溫度分布和速度分布對Roper模型進(jìn)行了改進(jìn)，以使其增強火焰寬度計算的準(zhǔn)確性。
　　本文利用一套實驗室層流擴散火焰實驗臺獲取O2/N2氣氛和O2/CO2氣氛下各個工況的軸對稱乙烯層流擴散火焰圖像及經(jīng)過430nm濾色片過濾的火焰圖像，目的在于獲

3、取更接近火焰真實邊界的火焰圖像。在得到火焰圖像后，將Roper模型求解出的火焰形狀和Roper改進(jìn)模型求解出的火焰形狀與之進(jìn)行對比分析。研究表明430nm濾色片能夠減弱炭黑發(fā)光對火焰面獲取的影響，加濾色片拍攝得到的火焰圖像邊界與真實火焰面更加接近。O2/N2氣氛和O2/CO2氣氛下，相對于基于恒定溫度場計算出的火焰形狀，基于溫度分布計算出的火焰形狀能夠更好與實驗觀測火焰形狀吻合；基于溫度分布的計算中，勻加速假設(shè)和變加速假設(shè)計算出的火焰形

4、狀大體一致但略有不同，總體來說，變加速假設(shè)更接近實驗觀測值。相同氧氣體積百分濃度條件下，O2/CO2氣氛下的火焰高度觀測值和計算值都比O2/N2氣氛的大，寬度觀測值和計算值也較大。隨著氧氣體積百分濃度的上升，兩種氣氛計算值與觀測的差異會增加，但是O2/N2氣氛工況的差異很小，相比之下，O2/CO2氣氛工況的差異較大。
　　本文以高速成像為實驗方法，研究了自然射流、空氣伴流、O2/N2富氧氧化劑伴流和O2/CO2富氧氧化劑伴流的四種