房建峰，姚永玉，周 辉，葛述卿，贾贵西

(洛阳理工学院 机械工程学院，洛阳 471023)

0 概述

天然气是当今应用非常广泛的清洁替代能源，在国民经济长期可持续发展和环境保护中起着重要作用[1]。作为天然气主要成分的甲烷，其分子结构中的C—H键能(415.2 kJ/mol) 比较大，超过一般有机物分子结构中的C—C键能(347.2 kJ/mol)。因此，天然气燃烧的火焰传播速度较慢，燃烧持续时间较长，散热损失较大，在稀燃状况下更是如此。在实际应用中采取适当的方法提高甲烷火焰的传播速度对改善天然气的燃烧很有必要。理论分析证明，外加电场能够有效地促进甲烷的燃烧过程[2]。

碳氢燃料在燃烧时，火焰中被检测到存在一定量的带电离子，包括阳离子、阴离子和自由电子[3-4]。在外加电场作用下，这些带电离子的运动状态会发生改变，从而影响燃烧火焰的传播和燃烧特性[5-7]。例如，文献[3]中发现外加电场可使本生灯火焰光滑的表面产生褶皱，火焰燃烧速率也有一定程度的增加，而且火焰温度也有所升高。文献[5]中发现直流电场可提高本生灯火焰的吹熄速率，增强火焰的稳定性。文献[7]中发现外加电场可改变喷射火焰的形状，促进燃料和空气的进一步混合，使得CO的排放量降低。

在电场作用的各种火焰中，球形膨胀火焰属于火焰形态随时间迅速变化的瞬态火焰。其作用原理是将一定浓度的可燃混合气充入密闭容弹中，在容弹中心点燃混合气，燃烧火焰呈圆球形向外传播发展。定容燃烧在能源与动力工程领域有着广泛的应用，例如，点燃式发动机混合气的燃烧过程就接近于定容装置中的火焰燃烧。……