横向声波扰动下甲烷射流扩散火焰的频率响应

摘要

为了探索火焰在横向声波扰动下的振荡现象,基于高速火焰/纹影图像研究了开放环境中横向声波激励作用下甲烷射流扩散火焰的响应。外加声波激励的频率分别为5、10、15、20 Hz,声波激励幅值均为3 V,采用无声波激励组作为对照组。对时序彩色火焰图像处理得到火焰整体频谱图和火焰振荡主频云图,对时序火焰流场纹影图像处理得到火焰流场振荡主频云图。从火焰整体频谱图中发现:所有实验条件下火焰振荡主频均为10.7 Hz,但从火焰振荡主频云图和流场振荡主频云图中却可以发现火焰振荡主频中存在非线性响应(20.5 Hz和21.4 Hz),横向声波激励和大尺度涡结构的相互作用影响这种局部非线性响应的出现。在流场振荡主频云图中可以发现喷嘴出口存在对应于外部声波激励的振荡频率,这是声波驱使射流周期性横向运动的结果。