乙醇浓度和应变率对扩散火焰特性的数值分析

石敦峰，甘云华，罗燕来，江政纬，周毅

（1华南理工大学电力学院，广东广州510640；2广东省能源高效清洁利用重点实验室，广东广州510640）

引 言

液体燃料具有能量密度高、存储方便和易于运输等优点[1]，广泛应用于各个领域[2-4]。近年来，随着纳米和微加工技术的进步，设备逐渐向小型化和多功能化方向发展[5]。乙醇是一种常见的清洁液体燃料，在工业和生活中得到广泛应用[6-7]。由于乙醇沸点低、易蒸发，且具有相对较高的火焰传播速度，可以在贫燃的条件下以较低的温度进行燃烧[8]，这些特性使得乙醇适用于液体燃料燃烧器。Chen等[9]和Xu等[10]研究了液体乙醇自蒸发微管扩散火焰燃烧特性。甘云华等[11-15]从燃料流量、火焰高度、射流空间等方面考察了液体乙醇微射流扩散火焰的结构和特征。然而相关研究中都是采用射流以及液体燃料直接燃烧的方式形成扩散火焰，而未提前气化处理，乙醇燃烧过程同时受到液体燃料蒸发和火焰动力学的影响[9]，不便于分析液体燃料的火焰燃烧特性。

由乙醇沸点低、易蒸发的特点，及静电喷雾[16-20]可产生粒径在微米或纳米量级液滴可知，乙醇可雾化为小粒径的液滴，快速蒸发，从而使得乙醇变为气体参与燃烧反应，而不需要进行预蒸发处理。针对液体燃料的喷雾燃烧，学者们做了一些研究。Nomura等[21]开发了一种部分预蒸发的喷雾燃烧器，探讨了当量比、燃料液滴平均直径以及应变率对燃料液滴和火焰之间的相互作用的影响。叶宏程等[22]采用无水乙醇为燃料，设计液体燃料荷电雾化对冲燃烧器，以液体燃料荷电喷雾形态、火焰形态和火焰温度作为研究对象，探讨不同条件下喷雾形态和火焰特性的变化规律及其影响机制。……