摘要：针对稀燃条件下燃烧存在燃烧速率慢、循环变动严重的问题，研究了定容燃烧弹内点、柱、网3种电极结构下的电场对火焰形状、火焰传播距离及速率、燃烧压力的影响。结果表明：3种电极下加载电压，火焰形状均发生变形且在水平方向被拉伸；3种电极中网电极下的电场对火焰的促进作用最大；混合气越稀，火焰在电场中停留的时间越长，电场对火焰的影响越大。过量空气系数为1.2、1.4、1.6，网电极在加载-10kV电压时，平均火焰传播速率比未加载电压时分别提高了66.82%、112.42%、126.16%，相对燃烧压力增大率的最大值分别为71.60%、113.55%、114.97%。
关键词：定容燃烧弹；稀燃火焰；电极结构
中图分类号：TK431
文献标志码：A
文章编号：0253-987X（2015）03-0038-06
电场对燃烧的作用已得到广泛研究。Vega等通过实验和数值模拟对甲烷空气本生灯火焰及层流预混火焰研究时发现，电场作用下火焰传播的速率提高，火焰形状改变。van den Boom等通过对甲烷空气平面火焰实验研究时发现，直流电场作用下化学计量比的混合气火焰燃烧速率可提高7%，Volkov等进一步研究发现，火焰燃烧速率提高的程度可达8%。Won等对丙烷空气三叉火焰的实验研究发现，交流电场作用下火焰传播速率明显提高。王宇等通过实验研究发现，针状电极、平板电极和环状电极下火焰形状的变化显著不同。上述研究表明，电场具有辅助燃烧的作用，不同电极下形成的电场对燃烧的影响有所不同。上述研究大多针对本生灯火焰、三叉火焰、平面火焰等开放空间的稳定火焰且在当量比附近进行，很少研究定容燃烧弹内的瞬态火焰。稀燃作为一种减少排放、提高燃油经济性的有效措施，燃烧时仍存在燃烧速率慢、循环变动严重等问题。本文在定容燃烧弹内对稀燃条件下点电极、柱电极和网电极形成的不同电场对甲烷/空气火焰的形状、传播特性及燃烧压力的影响进行了对比分析。