射流火焰具有简单易控制的优点,是最常用的一种燃烧方式。与常规尺度的射流火焰相比,微尺度射流火焰的燃烧特性会发生诸多变化。例如,流动状态由湍流变为层流,火焰形状变得规则;由于面体比的增大,火焰与壁面之间的传热加强等。此外,在重力环境下,浮升力对微射流火焰也具有一定的影响。由于微射流火焰的稳定性较差,尤其是在极端工况,如非常低的燃料流量下,浮升力对它的影响可能会更大。因此,本文采用数值模拟的方法研究不同燃料速度和无伴流空气的情况下浮升力对大空间和受限空间内微射流氢气火焰的结构、燃烧效率、温度分布、流场等方面的影响,并对无浮升力条件下套管内径等几何参数对微射流氢气火焰的影响进行研究。首先,研究了浮升力对自由大空间微射流火焰的影响。与无浮升力的情况相比,浮升力会加剧火焰侧面的冷空气流动,使火焰被压缩,火焰的高度和宽度都变小。同时高温区变得狭小,火焰温度略低。在中、高射流速度下,有浮升力时尽管火焰体积减小,但局部热释放速率更大,燃烧效率并未降低。但在极低燃料速度下,浮升力使火焰散热增加,燃烧效率减小,给燃烧带来负面影响。然后,研究了浮升力对小套管中微射流火焰的影响。发现浮升力会显著地提高空气的供给量。有浮升力时的燃料速度下限远低于无浮升力情况。前者的火焰在所有速度下都位于喷管出口上方,随着速度增大,原本封闭的火焰顶部会逐渐打开。而后者的火焰在低速时位于喷管出口下方,随着速度增大,火焰向上移动,在所有速度下火焰顶部都有较大缺口。在相同燃料速度下,有浮升力时的燃烧效率、火焰温度、排气温度都显著高于无浮升力时的情况。对比低速和高速下浮升力对燃烧的影响后发现,燃料速度越小,浮升力对燃烧特性的影响程度越大。最后,研究了套管射流燃烧器的结构参数（套管内径、喷管内径和套管长度）对燃烧状况的影响。结果显示,套管内径越大,火焰体积越大。增大套管内径可以提高引射空气量,使燃烧效率升高,同时火焰温度、排气温度以及外壁面的平均温度均会升高。减小喷管内径,燃料速度下限和上限都变小,在相同燃料流量下其火焰较为狭长,引射系数更大,燃烧效率更高。因而火焰温度、排气温度和外壁面温度都更高。减小喷管出口下方的套管长度可以轻微地提升燃烧效率。减小喷管出口上方的套管长度在低速下能提高燃烧效率,但在高速下反而降低燃烧效率。总体而言,套管长度对燃烧效率的影响与套管内径和喷管内径相比较小。