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摘要
微小封闭空间内火焰传播速度是决定微型发动机输出功率及热功转换效率的一个关键因素.为了在接近真实微小型发动机状况下研究其火焰传播特性,本文针对微小燃烧室压缩终止时的点火燃烧过程,研制了一个狭缝间距在2.0～5.0 mm可调且可视的圆盘型封闭定容燃烧室,获得了火焰在狭缝中传播速度随预混气当量比和燃烧室间距的变化规律.通过构建狭缝内传播的一维非绝热动力学模型,探究了影响火焰传播的关键物理参数及作用机理.通过二维数值计算模拟了狭缝内火焰传播过程和火焰面形态,实验结果表明,火焰传播速度对间距变化高度敏感,且呈非线性.理论模型和数值计算发现壁面散热速率、燃料热释放率以及火焰面拉伸强度对封闭腔内火焰的传播起了决定性作用,并发现对不同燃料都普遍存在一个最佳狭缝间距,在这个间距下火焰传播速度最快.最佳间距的存在主要取决于火焰面拉伸强度,最佳间距大小受壁面散热和壁面剪切应力的共同影响.本研究结果可为微小型燃烧室设计和火焰传播特性研究提供数据支撑和理论基础.
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