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摘要
燃烧型空气加热器是开展地面试验时模拟高空来流的重要设备，一般采用同轴喷注燃烧方式。为满足设计总温1 200 K的甲烷空气加热器正常运行的要求，本文开展了单元同轴喷嘴点火/稳焰的研究，分析了氧浓度、喷嘴构型对燃烧稳定性和燃烧效率的影响，并结合数值模拟获得燃烧室温度分布以及流场结构，对比甲烷/富氧空气与甲烷/氧气燃烧特性的异同。研究结果表明：直口型喷嘴出口壁厚较大，产生更大的稳焰回流区，为甲烷燃烧提供持续稳定的点火源，燃烧效率最高为99.98%；氧浓度对燃烧稳定性影响较大，随着氧浓度的降低，燃烧稳定性下降，当氧浓度低于39%时，燃烧室内不能形成稳定的火焰；甲烷/富氧空气燃烧依靠喷嘴出口回流区稳定火焰，喷嘴构型不会影响火焰稳定位置。
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