基于PIV的不同受限形式下火羽流流场特性研究

发布时间：2025-04-22 22:37

　　 为探究不同受限形式对火羽流流场的影响,采用精细热电偶技术和粒子图像测速(PIV技术,监测扩散燃烧器在自由空间、侧壁空间和墙角空间下火羽流高度、温度和流场等,了解不同受限形式下火羽流流场特性。结果表明:当无量纲火源功率Q*小于1.5时,无量纲火焰高度Lf/D随之线性增加;当Q*超过1.5时,Lf/D增加幅度减小;在不同受限空间内的横向速度分布均服从近似高斯分布,且侧壁空间和墙角空间会使火焰中心产生一定偏离; Q*为1.982时,涡旋直径为3.5～8 cm,涡度大小随侧壁面的增加逐渐增大,这是因为侧壁存在时涡旋会发生脱落,这种脱落导致短时间内释放大量热量,对火羽流存在拉伸作用从而促进燃烧,并进一步产生更大的涡旋。

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1 试验装置

试验中为得到满足火羽流速度场可视化要求的图像，在视场内播撒示踪粒子，采用电荷耦合元件(Charge-CoupledDevice,CCD)摄像机同步曝光拍摄示踪粒子位移，得出流场中粒子的瞬时速度场，试验装置如图1所示。通过比较，笔者选择了二氧化钛(TiO2)粒子作为示踪剂，在火....

图2 CCD相机灰度火焰图像

从图2可以看出，对比自由空间和受限空间内的火焰图像，受限空间中的侧壁对火焰发展产生明显影响。在自由空间内，火源上方火焰正常发展，并从边缘不断夹带空气，其中火焰中部和顶端夹带较大，火羽流两侧有明显向外扩张趋势;在侧壁空间条件时，相当于在火焰单面使环境封闭，减少甚至消除了侧面的空气夹....

图3 无量纲火焰高度关于Q*的关系

图4为自由空间条件下无量纲热释放速率Q*=1.982时的温度分布。可以看出，火源上方温度随高度增加先增大后降低，直到和环境温度一致。在高度为8cm处的火焰温度达到最大，燃烧反应最剧烈，最高温度值在1500～1600K;结合数据和真实火焰图像，发现在高度为22cm处出现温....

图4 Q*=1.982时自由空间内的火焰温度

图3无量纲火焰高度关于Q*的关系2.2速度场和涡度场

本文编号：4040818