在模拟飞行马赫5.5的来流条件下,本文对超声速气流中凹腔上游横向喷注的火焰结构进行了分析,主要针对贫燃吹熄极限工况,并改变喷注压力、喷孔数目进行对比,分析了火焰稳定机制,对上游喷注吹熄模型进行了初步研究。以乙烯为工质的单凹腔单边扩张燃烧室在不同燃料当量比及不同燃料喷孔数目下呈现多种稳焰模式:剪切层稳焰模式、联合凹腔回流区/剪切层稳焰模式、凹腔辅助的射流尾迹稳焰模式,及间歇性吹熄振荡型燃烧。其中剪切层稳焰模式鲁棒性最好,且在贫燃吹熄极限工况下火焰稳定模式属于该种模式。分析表明,当处于近贫燃吹熄极限工况时,认为凹腔达到了稳定燃烧的下边界,该工况下凹腔回流区被压缩的很小,反应区主要集中在凹腔内部靠近后缘部分,OH基和CH基区域变得十分薄且短,无法覆盖住整个凹腔,分别主要存在于剪切层及凹腔后半部分。回流区无法为剪切层提供足够多的热量与自由基,火焰基底位置明显向下游移动。火焰基底的振荡特性是火焰稳定和火焰吹熄的关键因素,当当量比较高时,火焰基底较为稳定,振荡现象较弱,火焰基底可以稳定在凹腔前缘附近,火焰能够稳定存在;当当量比降低时,火焰基底向下游移动的同时振荡现象明显加剧,当剪切层内动力条件不能使剧烈振荡的火焰基底稳定的时候,火焰发生吹熄。凹腔后缘位置属于燃烧较剧烈区域,该处的静压随时间历程体现出火焰燃烧过程,当量比较高时,静压沿时间历程较高,且静压在某一时刻会出现一个明显下降的趋势,该过程随着当量比的变化而变化,当当量比降低到一定程度时,该时刻过于提前,使火焰无法稳定燃烧,燃烧状态变为振荡型燃烧工况。本文主要针对回流区、剪切层等分析了火焰稳定的物理机制,并探讨了自点火机制可能是超声速射流火焰中主导机制,给出了贫燃吹熄的物理解释,并初步改进了现有的贫燃火焰吹熄模型。