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氢气球形膨胀火焰一直是燃烧研究领域非常重要的研究方向,研究氢气球形膨胀火焰则因为氢气自身热值高、清洁环保等优点更具现实意义。大量研究发现,氢气球形膨胀火焰在发展到一定尺度之后,其表面会逐渐产生胞状化裂纹,当胞状化裂纹布满火焰表面时火焰会发生整体失稳,其后火焰速度增长趋势会明显加快,同时火焰表面胞状化程度明显提高,一段时间后火焰表面胞状化程度与火焰速度增长趋势均趋缓。对于氢气球形膨胀火焰的研究多集中于稀氢燃烧条件下,为了更全面的研究氢气球形膨胀火焰,本文研究了富氢燃烧条件(Leeff>1)下氢气球形膨胀火焰的不稳定性与胞状化特性,并探索了上述规律与稀氢燃烧条件下有何差别。针对之前研究较少定量评价氢气球形膨胀火焰不稳定性与胞状化特性的情况,本文使用图像识别程序识别了氢气球形膨胀火焰轮廓以及表面裂纹,同时变动当量比与初始压力,使用火焰速度、临界胞状化半径、火焰表面裂纹总长度和平均火焰细胞半径等一系列指标互相结合分析了氢气球形膨胀火焰的典型发展过程,并探究了在富氢燃烧条件下,氢气球形膨胀火焰在不同当量比（1.0、1.2、1.4、1.6）和初始压力（5bar、8bar、10bar、12bar）下不稳定性与胞状化特性有何变化。试验结果表明,在富氢燃烧条件下,氢气球形膨胀火焰失稳时刻显著晚于稀氢燃烧时,且火焰速度曲线在自加速之后能明显观察到振荡现象,而稀氢燃烧条件下并不能观察到振荡现象。氢气球形膨胀火焰是否发生失稳会明显影响到其火焰速度,全程未失稳氢气球形膨胀火焰平均火焰速度远小于失稳氢气球形膨胀火焰速度,且其火焰速度全程缓慢增加并无自加速以及振荡阶段;增大当量比能明显抑制氢气球形膨胀火焰失稳,火焰表面裂纹总长度减少,平均火焰细胞半径明显增大,在当量比大于1.2时还使火焰速度减慢;增大初始压力能明显促进氢气球形膨胀火焰失稳,火焰表面裂纹总长度增加,平均火焰细胞半径明显减小,并使火焰速度单调增大;而在临界胞状化半径Rc时的Peclet数仅随当量比变化,与初始压力无关。