氢燃料双旋流燃烧火焰结构特性的可视化实验研究

摘要

为了掌握氢燃料燃气轮机双旋流非预混燃烧器的火焰结构特性,设计、搭建了氢燃料燃烧试验平台,利用平面激光诱导荧光法(PLIF)对氢燃料双旋流非预混燃烧流场进行了实验研究,考察了氢燃料N2 稀释对火焰结构的影响,并与其它燃料(CH4、CO、合成气)火焰结构特性进行了对比.实验结果表明:氢燃料双旋流燃烧火焰结构与其它燃料具有较大差异,在相同当量比下,中热值合成气的火焰张角最小;H2在离开喷嘴后最先开始发生反应,火焰根部的反应区分布最为均匀;CO的燃料穿透距离最深,火焰的主要反应区最宽;CH4火焰的主要反应区最窄,中心回流区径向宽度最小,并且空气旋涡附着在燃烧室周向壁面,稳定性较差.此外,N2稀释对氢燃料双旋流火焰结构影响明显.随着氢燃料中N2浓度的增加:火焰亮度变暗,内外锋面及张角不断缩小,主反应区尺寸也随之减小.