【摘 要】
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为研究不同重力环境下火焰闪烁行为的变化规律,采用ANSYS FLUENT软件模拟甲烷/空气火焰在同轴射流燃烧器中的燃烧过程,对比分析了不同重力(0～5g,g为重力加速度)下火焰结构、火
【机 构】
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上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093
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为研究不同重力环境下火焰闪烁行为的变化规律,采用ANSYS FLUENT软件模拟甲烷/空气火焰在同轴射流燃烧器中的燃烧过程,对比分析了不同重力(0～5g,g为重力加速度)下火焰结构、火焰闪烁频率的变化,并对燃烧系统进行了非线性分析.同轴射流燃烧器模型:内管直径为11.4 mm,长为33.3 mm,甲烷和空气按一定比例混合后从内管进入燃烧室;外管直径为95.2 mm,长为233.3 mm,伴流空气从外管进入燃烧室;内管燃料入口流速为Uf=0.37 rm/s,外管伴流空气入口流速Uc=0.037 m/s.结果 表明:引起射流火焰闪烁的原因是浮升力诱导的一种水力学不稳定性;随着重力加速度的增加,火焰面厚度逐渐变薄,火焰面外沿由平滑曲面变成褶皱曲面;火焰锋面周围的漩涡在浮升力驱使下运动加快,火焰闪烁频率增加;火焰的无量纲闪烁频率St和入口处无量纲数Fr的1/2次方成正比;随着重力加速度的增加,吸引子从不动点变为椭圆状,最后变为蝴蝶状,相应火焰燃烧状态从稳定燃烧变为周期振荡,最终进入混沌.
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