为了研究低旋流CH4/H2火焰在不同H2占比(体积分数)条件下的燃烧特性及稳定机制,对当量比为0.7的CH4/H2预混气体进行了数值模拟,分析了CH4/H2火焰的自相似特性、流场结构及火焰特性,研究了旋流数对富氢燃料回火性的影响.结果表明:随H2占比增加,CH4/H2火焰仍保持自相似特性,其剪切层强度逐渐增加,内剪切层逐渐向中心低速区移动,火焰锋面逐渐向喷嘴移动,火焰形状由“碗”型逐渐变为“W”型,最后变为“V”型,而轴向、径向速度延伸率以及虚拟原点几乎不受H2占比影响.在H2占比从80％增加到95％时,燃料的层流火焰速度变化较大,使得流场结构和火焰锋面位置发生剧烈变化.对于中心低速区的CH4/H2火焰,当火焰传播速度等于当地气流速度时,火焰稳定;对于内剪切层区的CH4/H2火焰,速度梯度产生的旋流使得当地气流产生向下和向中心低速区移动的趋势,从而火焰产生向上移动的趋势,实现火焰稳定.适当减小旋流数,有利于减小富氢燃料回火发生的可能性.
低旋流燃烧 火焰特性 稳定机制 旋流数