张灏,高忠权,高煦尧,寇梦玄,杜增晖,洪流

(1.西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;2.液体火箭发动机技术重点实验室,710100,西安)

随着环境问题的日益严峻,清洁能源成为各国研究的重点,天然气作为一种重要的清洁燃料,主要成分为甲烷(CH4),具有安全性高、排放性能好、成本低的优点[1]。为了提高利用清洁燃料的精细度,燃烧检测技术成为检测燃料燃烧状况、控制燃烧工况的关键。实际应用中,甲烷多以湍流状态燃烧,国内外学者利用燃烧检测技术对甲烷的湍流燃烧特性进行了大量研究。

Sweeney等利用分层涡流燃烧器控制分层和涡流程度,来对甲烷/空气的预混湍流火焰结构进行研究[2-3]。Askari等通过向容弹内喷射甲烷和空气形成局部预混的湍流混合气,改变温度、压强、添加氢气或稀释气来研究火焰燃烧速率、压强等参数[4-5]。王金华等分别在本生灯和风扇扰动的定容燃烧弹内对甲烷/氢气与空气的湍流火焰进行了火焰结构、传播速度的测量,并探究了稀释气、Lewis数等变量或参数对火焰的影响[6-8]。

目前,多数实验研究是利用纹影[4-5,8]、激光[2-3,6-7]等光学检测技术对甲烷湍流火焰进行测定,这种检测手段多需要精密昂贵的设备,不利于实际应用,而离子电流法因具有结构简单、便于应用[9]、采集到的信号丰富且时效性强等优点被重视,近些年来得到了国内外广大学者的关注。

因离子电流法具有极高的实用性,所以多数学者将其应用在发动机气缸内燃烧的研究上[10-13]。……