Shape and Sooting Characteristics of Methane Laminar-jet Diffusion Flames in Microgravity
Abstract
几何形态与碳烟特征是碳氢燃料扩散火焰的基本特性. 微重力下层流扩散火焰特性研究可为揭示扩散燃烧的物理和化学机理以及建立湍流扩散燃烧模型提供重要途径. 本研究利用中国空间站中的燃烧科学实验柜对同轴伴流甲烷层流射流扩散火焰进行了在轨微重力实验, 着重分析伴流条件对微重力火焰形态特征和碳烟特性的影响规律. 实验在常温常压环境下进行, 伴流包含不同氧气浓度的氮氧混合气体以及不同N2和Ar稀释比例的空气, 伴流速度/射流速度比值小于0.5, 产生远场和近场射流火焰的甲烷流量. 研究结果表明, 基于射流流场相似理论的简化模型能够对射流远场中微重力火焰的形状进行有效预测, 伴流组分通过改变燃烧化学计量关系影响火焰形状; 近场火焰长度与伴流速度无关, 与化学当量混合分数Zst成反比, 火焰最大直径与Zst倒数的平方根成正比. 用惰性气体稀释伴流空气时, 射流扩散火焰中以碳烟生成反应为主要过程的区域减小、以碳烟氧化反应为主要过程的区域增大, 随着稀释程度的增加, 火焰内的碳烟含量随之减少, 稀释效应和热效应对碳烟生成的影响分别由惰性气体体积分数和火焰温度表征.
Fields of Study & Subjects
Combustion and flame dynamics
Combustion and Detonation Processes
Fire dynamics and safety research
Publication details
- Journal / source
- Chinese Journal of Space Science
- Publisher
- National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences
- Volume
- 46
- Issue
- 1
- Pages
- 121–121
- Publication date
- 1 January 2026