安振华，张 猛，毛润泽，卫旭涛，王金华，黄佐华

(西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，西安 710049)

燃气轮机作为先进的热工转换装置，已经在世界范围的能源动力和电力系统中发挥了不可或缺的重要作用.2019 年燃气轮机工业界计划在2030 年达到燃气轮机100%氢气燃烧[1].而目前作为过渡阶段，为实现从碳基燃料逐步过渡到纯氢燃料，天然气、生物合成气的掺氢燃烧得到了较为广泛的研究.

将稀燃预混燃烧(LPC)技术应用于燃气轮机，可以获得更低的燃烧温度从而降低NOx的排放[2]，但是同时会增加燃烧的不稳定性，如燃烧振荡、火焰吹熄等.这些问题都制约了稀燃预混燃烧在燃气轮机中的应用.为了更加有效地稳定火焰，燃烧室中一般的稳焰装置有钝体稳焰器[3]、旋流稳焰器[4]以及稳焰伴流等[5].同时，燃料掺混一定比例的氢气也将会增加火焰的稳定性，尤其是在稀薄燃烧的条件下.因此天然气、生物合成气的掺氢燃烧不仅能够降低碳基燃料的使用比例，而且有助于火焰稳定.

众多学者对甲烷预混钝体火焰进行了广泛的研究.Dawson 等[6]使用高频PLIF 研究了甲烷钝体火焰的吹熄过程，指出了临近吹熄时出现“M”型火焰以及吹熄过程中回流区的变化情况.Michaels 等[7]对不同掺氢比例以及不同初始条件的层流钝体火焰进行了二维数值模拟，研究了最高掺氢比例40%的甲烷钝体火焰，使用熄灭拉伸率表征的化学时间尺度统一了火焰结构和稳定范围.文献[8-9]通过实……