● 摘要
贫熄边界是燃烧室稳定工作范围的下边界,是发动机的最小稳定工作状态。火焰吹熄预测在航空发动机燃烧室设计中是一项十分重要的工作。目前的熄火模型都是只简单的考虑整个回流区的能量守恒,较少考虑到火焰稳定和熄火的基本原理,火焰能稳定存在的本质原因有两条,其中第一条是:流场中必须存在火焰速度与来流速度匹配的点,这些点即是本文要研究的火焰稳定点。本文采用实验研究的方法分析了钝体火焰稳定点移动规律与预混来流速度和当量比的定量关系。
实验以甲烷-空气的预混钝体火焰为研究对象,确定了火焰稳定点位置与来流速度和当量比的相对关系。基于钝体稳定器,通过相机拍摄照片,对得到的照片使用PHOTOSHOP进行处理,从而找到火焰稳定点。
实验采用两种不同尺度的v形钝体:小尺寸的钝体(特征尺寸5毫米)、大尺寸的钝体(特征尺寸9毫米)。
实验结果表明:
小尺寸钝体,在钝体后形成一个整体U形火焰,且稳定点只有一个,位于钝体后的中心线上。 在固定当量比时,来流速度增加火焰稳定点有向上游移动的趋势。对于固定的来流速度,当量比增加火焰稳定点会向上游移动,
大尺寸钝体,钝体后形成分开的两翼火焰,有两个火焰稳定点,分别位于钝体后上下尾缘附近。在来流速度较低时,上侧稳定点较靠近钝体。固定当量比时,来流速度增加,钝体后稳定点上移。对于固定来流速度时,当量比增加火焰稳定点靠近钝体,在垂直来流速度方向上,稳定点向钝体中心移动。