[科普中国]-层流预混燃烧

简介

层流预混火焰广泛应用于日常生活、工业设备及工业生成过程中。例如:煤气炉、加热炉、本生灯等均用到层流预混燃烧火焰，玻璃制品生产过程中必需用到天然气的层流预混火焰，而内燃机等设备的燃烧室是基于层流预混火焰的传播机理来设计的2。

认识层流预混燃烧火焰是研究湍流燃烧火焰的基础，许多有关湍流燃烧的机理就是根据层流预混火焰的机理建立的。通过研究某种燃料的层流预混火焰结构和火焰传播性质可研究认识该燃料的燃烧特性和化学动力学，可以为改进燃料的燃烧技术和燃烧设备提供理论依据。此外，理论研究层流预混火焰结构和火焰传播可以更好地理解燃烧过程，为应用过程中有效控制燃烧过程提供理论依据。因此，国内外的研究者十分重视层流预混火焰的研究。

层流燃烧是研究燃烧机理的重要内容。随着能源和环境问题的日益突出，降低内燃机燃油消耗率和控制内燃机有害排放的要求越来越高;因而加强对燃烧机理的研究就显得十分重要。在实际的火花点火内燃机中，火焰最初是层流火焰，随着火焰的发展，层流火焰最终转变成湍流火焰;但此时的湍流火焰发展结构是高褶皱的层流火焰，在相同的湍流强度和进气方式下，其湍流燃烧速度取决于不同燃料的化学物理性质，也就是燃料的层流燃烧
特性。因此，层流火焰是湍流火焰的基础，是影响内燃机燃料燃烧状况和效率的重要因素，是理论预测燃烧过程以及研究排放物生成机理的重要依据。另外，层流燃烧速度还是用来验证燃料的化学反应机理的重要参数，同是也是模拟湍流预混火焰传播的重要输入参数之一。所以，对于燃料层流燃烧特性的研究有着重要的意义。在最近几年内，随着测试技术的不断提高，各国的研究者们在进行层流燃烧研究的同时都很注重测试设备、测试方法以及测试新技术的改进和使用。因为研究手段与方法在一定程度上影响着研究结果的准确J险，所以，本文主要对目前层流燃烧特性研究领域比较常用的几种具体实验方法进行对比分析。

层流燃烧基本方程及其性质绝热 基本方程组基本假设：一维定常层流有反应流动；忽略辐射和体积力；完全气体；比热为常数；马赫数