何子奇,高忠权,贾伟东,孟浩,杨猛,邓宇

(西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安)

随着能源短缺和环境污染问题的日益突出,能源行业面临严峻的挑战,应对这一问题,目前主要有两种解决方案:一种是新能源领域的研究;另一种是提高现有能源的利用效率,开发更清洁高效的燃烧技术。电场辅助燃烧技术可以提高火焰传播速率和燃烧效率[1],降低碳烟和氮氧化物的排放[2-3],利用该技术可有效提高燃料利用率。近年来,电场辅助燃烧理论受到国内外学者的广泛关注,在平板火焰、对冲火焰、本生灯火焰、射流火焰、球形火焰上加载正/负直流(DC)电场、低频及高频交流(AC)电场、脉冲直流电场等方面做了诸多研究。Kim等对本生灯火焰加载不同频率低频交流电场,研究发现,低频交流电场下火焰中的正负离子在电场力作用下交替迁移,与中性分子发生碰撞进而引起宏观体积流,此现象称为双离子风效应[4]。

天然气作为目前常用的一种清洁燃料,在汽车发动机、锅炉等多处广泛使用,因此研究低频交流电场对甲烷/空气预混火焰的助燃机理很有必要。为定量分析电场下火焰中带电粒子与中性分子间的作用,需计算参与碰撞的各种粒子的数密度以及正负离子与中性分子间的碰撞频率和碰撞响应时间等参数,进而获得电场下粒子间的碰撞作用与火焰拉伸现象之间的联系。本文分析了高初始压力下加载不同低频(40～100 Hz)交流电场对甲烷/空……