徐 琛，孙继昊，赵宁波

(1.中国航空综合技术研究所，北京 100028；2.哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，哈尔滨150001)

1 引言

为大幅降低污染物排放，现代燃气轮机广泛采用贫预混低排放燃烧技术[1-2]。其中，如何实现贫预混条件下的燃烧火焰稳定控制成为工业界与学术界共同关注的焦点。

作为一种先进的强化与稳定燃烧的方式，非平衡等离子体放电通过产生高能电子、离子、自由基(如O，OH)以及激发态分子(如O2*，O3)来调控化学反应路径，提高燃烧反应速率[3-4]。现有研究表明，O3存活时间相对较长，可以被输运至火焰区，是非平衡等离子体实现助燃和提高火焰稳定性的最重要组分之一[5]。Dong 等[6]对甲烷射流火焰的数值模拟研究表明，O3的加入可以提高火焰的传播速度，使回流区内涡结构变得更加连续。Eha 等[7]在针对甲烷/空气低旋流火焰开展的实验和数值模拟研究中，同样发现O3能提高层流火焰的传播速度和火焰拉伸率，使得火焰可以在更强的湍流下稳定燃烧。Zhang 等[8]数值分析了O3对合成气火焰特性及熄火极限的影响，指出O3对于提高层流火焰速度和拓宽稳定燃烧边界具有显著影响。此外，Tachibana[9]和Wilk[10]等分别从实验角度分析了O3对燃烧污染物排放的影响，其结果一致表明，O3的加入虽然可以降低CO、UHC 及碳烟的排放，但是会导致NOx排放略有增加。

鉴于O3对燃烧火焰形态及典型组分浓度影响的复杂性，本文以甲烷/空气射流火焰为研究对象，采用二维数值模拟方法分析不同O3浓度对火焰位置及CO、NO污染物排放的影响。……