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基于红外和纹影技术研究声作用下火焰锋面运动及热量演化

邓凯 李华 杨臧健 钟英杰

邓凯, 李华, 杨臧健, 等. 基于红外和纹影技术研究声作用下火焰锋面运动及热量演化[J]. 实验流体力学, 2016, 30(6): 26-31. doi: 10.11729/syltlx20160069
引用本文: 邓凯, 李华, 杨臧健, 等. 基于红外和纹影技术研究声作用下火焰锋面运动及热量演化[J]. 实验流体力学, 2016, 30(6): 26-31. doi: 10.11729/syltlx20160069
Deng Kai, Li Hua, Yang Zangjian, et al. Investigation of heat transfer and flame dynamics under acoustic excitation based on infrared and shadow method[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2016, 30(6): 26-31. doi: 10.11729/syltlx20160069
Citation: Deng Kai, Li Hua, Yang Zangjian, et al. Investigation of heat transfer and flame dynamics under acoustic excitation based on infrared and shadow method[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2016, 30(6): 26-31. doi: 10.11729/syltlx20160069

基于红外和纹影技术研究声作用下火焰锋面运动及热量演化

doi: 10.11729/syltlx20160069
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51106139

详细信息
    通讯作者:

    邓凯(1984-), 女, 湖北天门人, 博士, 讲师。研究方向:火焰动力学/燃烧污染物/燃烧不稳定性。通信地址:浙江省杭州市潮王路18号浙江工业大学能源与动力工程研究所(310014)。E-mail:dkai@zjut.edu.cn

  • 中图分类号: TK31

Investigation of heat transfer and flame dynamics under acoustic excitation based on infrared and shadow method

  • 摘要: 以Rijke型驻波声场为声环境,以本生型层流部分预混火焰为实验对象,研究了火焰在声场作用下的锋面运动及热量演化行为。通过火焰红外图像表征燃烧反应产生的高温产物,借助火焰纹影图像描述径向温度梯度分布,并以红外-纹影信息一体化的图像说明了高温产物与径向温度梯度的关系。结果表明,声场作用下的部分预混火焰,其高温产物附着在锋面上,表现为层分布的对称型尖头结构,下游区域较上游区域幅面更宽;轴向热量演化过程以尖头状分布方式在声周期内经历2次升降过程,向火焰下游方向输运,径向热量传递过程所形成的温度梯度轮廓表现为“手指状”,由高温产物的尖头结构及运动决定。
  • 图  1  火焰振荡声环境示意图

    Figure  1.  Acoustic field excited by Rijke tube

    图  2  燃烧系统示意图

    1 声场热源;2 混气管;3 烧嘴;4 混合腔; 5 压力传感器;6 石英视窗

    Figure  2.  Experimental system

    图  3  纹影摄像系统示意图

    1 光源;2 狭缝;3 小反射镜(一);4 主反射镜(一);5 石英玻璃观测 窗;6 Rijke管;7 主反射镜(二);8 小反射镜(二);9 光刀;10 照相机

    Figure  3.  Schlieren system

    图  4  红外相机CCD光谱响应曲线

    Figure  4.  Spectral response curve of infrared CCD

    图  5  压力信号与红外图像同步触发试验系统

    1 信号发生器;2 信号开关;3 红外相机;4 数据采集器;5 信号放大器;6 压力传感器;7 计算机;8 火焰观察视窗

    Figure  5.  Synchronous system for pressure signal and infrared image

    图  6  火焰可见图像与红外图像对比

    Figure  6.  Comparison of visible and infrared flame images

    图  7  火焰时间序列红外图像

    Figure  7.  Infrared images at different phases

    图  8  火焰时间序列纹影图像

    Figure  8.  Schlieren images at different phases

    图  9  红外与纹影信息一体化图像

    Figure  9.  Schlieren and infared integrated images

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-26
  • 修回日期:  2016-08-19
  • 刊出日期:  2016-12-25

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    2021年8月13日