稀疏波对预混火焰影响规律的试验研究
基于小波变换和稀疏光流法的火灾烟雾检测
［ ｓｒ ｃ！Ｔ ｒｕ ｈ ａａｙ ｉｇ ｔｅｍｏ ｅ ｎ ｕｅｏ ａｌ ｆ ｅ ｓ ｋ ，ｒｄｔ ｎ ｌｓ ｇｅ ｂｃ ｇｏ ｎ ｉｅｅ ｃ ｔｏ ｎ ｄａｅ ｔｆ ｍｅ Ａｂ ｔａｔ ｈｏ ｇ ｎ ｌｚｎ ｖｍｅ ｔｒｌ ｆｅｒｙｉ ｍｏ ｅ ｔ ｉｏ ａ ｉ ｌ ａｋ ｒｕ ｄｄｆ ｒｎｅ ｍｅｈ ｄ ａｄ ａｊｃ ｎ ａ ｈ ｒ ａ ｉ ｎ ｆ ｌ
第３ ８卷 第 ６期
Ｖ０ ＿８ ｌ３
・
计
算
机
工
程
２１ ０ ２年 ３月
Ｍ ａ ｃ ２ ２ ｒ ｈ ０１
ＮＯ６ ．
Ｃｏｍｐｕ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｔ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ
人工 智 能及 识别 技 术 ・
文章编号：１ ０ ３２（ １）－００－０ 文献标识码： ０ － ４８ ０ ０ －２４－３ ０－ ２ ２６ Ａ
背景 自适应相结合 的方法， 提取运动前景 ， 然后分别在 Ｒ Ｂ空 间和 Ｈ Ｖ 空问建 立烟雾的颜色模型和亮度变化模型 ， Ｇ Ｓ 分割出烟雾疑似区域 。
在灰度空 间使 用二维离 散小 波变换对烟雾疑似 区域及对应 的背景区域进行能量分析 ， 提取 高频和低 频能量的比值 。用 Ｌ ｃｓＫａ ａｅ稀疏光 ｕ ａ— ｎｄ 流算法跟踪运动 区域 ， 获取烟雾运动 区域 的平均偏移 量和相位分布作为烟雾识别特征 ，根据烟雾识别规则 ，判断监 控区域是否有火灾发 生。 实验结果表 明，该 方法具有较强的鲁棒性 ，能够 ｏｐ ｉ ａ ｏ ａ ｇ ｒｔ ｍ ． ｅ ｅ ｇ ｎ ａ ｕ ｓ ａ ｅ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ａ ｄ ｕ ｅ ｏ ｄ ｔｒ ｎ ｅ ｈ ｒｔ ｅ ｓ ｓ ｃ ｏ ｓｒ ｇ ｏｎ ｉ ｍｏ ｅ ｏ ｏ ． ｂ ａ ｎ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｋ ｔ ｌｆ ｗ ｌ ｏ ｉ ｃ ｌ ｈ Ｔｈ ｉ ｅ ｖ ｌ ｅ ｏ ｉ ｅ ｎ ｓ ｄ ｔ ｅ ｅ ｍｉ ｅ ｗｈ ｔ ｅ ｈ ｕ ｐｉｉ ｕ ｅ ｉ ｓ ｓ ｋ ｒｎ ｔ ｒ
基于火焰和模糊波最新研究成果的一种新型火焰探测器
上只 是燃烧器 宽度 的函数 。 ｆ１５ ＝ ． Ｗ ２
情 况 （ １ｃ ） Ｗ＞ ０ｍ 。
（） ２
上 式 特 别 适 于 描 述 火 焰 较 大 的
器 。在这种 探测器 中 ，三个 工作
在 不 同波 长 的 传 感 器 对 火 焰 发 出 的光信号进 行分 析 。探测器 内
跳 动 。对于 圆形燃烧 池火 焰 ，跳
报渌 新垂的 Ｗ ｖｒ ａｅｅ ｓ火焰探涵器私黾波弱模糊技术将有关火焰磅究啦 ｌ 或果直接 再 了火灾预涵算法中
。 。
・ 非 圆 形 底 部 火 焰 的 跳 动 主频是什 么 ７
．
关键词 ：模糊溲 ：火焰探酒器 ：燃烧器 ：舀动主频 ：模墅
中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ２１ 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ ．８ Ｘ（０ ２ １－０ ４０ Ｐ １ ．４ ０ ６８ ３ ２ ０ ） １ １ ．５ ０
动 频率 厂 和燃烧 直径 Ｄ之 间有 如 下 关系 ： １ Ｄ。 ． ５
２ 、矩 形 燃 烧 池
如果燃烧 器 的长边靠 墙 （ 图 ２左 边 ） ，那末火 焰跳动 主频 为 ：
ｆ １２ （ ｗ － ＝ ．５２ ） （） ３
置 运 算 规 则 可 以对 在 波 谱 范 围 内 获得 的 信 息 和 时 间一 率 分析 频 （ 模糊波 ）的结果进 行运算 和分
反 应 区 域 时 是 可 以 忽 略 的 ，这 些
３一Ｄ 一
模拟 实验表 明 ，反 应区域 是火焰 跳动 的中心 点。因此 ，火焰 有规 则 的 跳 动 很 可 能 与 反 应 区 附近 有 较大 的密度 梯度有 关 。微重力 实 验 表 明跳 动 频 率 与 重 力 加 速
基于小波变换和稀疏光流法的火灾烟雾检测
基于小波变换和稀疏光流法的火灾烟雾检测姚太伟;王慧琴;胡燕【摘要】Through analyzing the movement rule of early fire smoke, traditional single background difference method and adjacent frame difference method can not effectively solve the light and noise influence and background can not update itself. This paper presents a new segmentation method based on block and background self-adaptive, extracting the movement part. In order to segment the smoke suspected area, it establishes the smoke color model in RGB space and the brightness change model in HSV space respectively. The high/low frequency energy eigenvalues is obtained through discrete wavelet transform in gray space. Meanwhile, the average displacement distance value and phase value are obtained based on L-K optical flow algorithm. The eigenvalues are combined and used to determine whether the suspicious region is smoke or not. Many experiments are carried out and result proves the robustness of the method is strong. The method improves the accuracy of smoke detection.%传统图像型火灾烟雾检测算法不适用于存在灯光、水蒸气等噪声的图像.为此,通过分析早期火灾烟雾的运动规律,采用分块和背景自适应相结合的方法,提取运动前景,然后分别在RGB空间和HSV空间建立烟雾的颜色模型和亮度变化模型,分割出烟雾疑似区域.在灰度空间使用二维离散小波变换对烟雾疑似区域及对应的背景区域进行能量分析,提取高频和低频能量的比值.用Lucas-Kanade稀疏光流算法跟踪运动区域,获取烟雾运动区域的平均偏移量和相位分布作为烟雾识别特征,根据烟雾识别规则,判断监控区域是否有火灾发生.实验结果表明,该方法具有较强的鲁棒性,能够提高烟雾检测的准确率.【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2012(038)006【总页数】3页(P204-206)【关键词】块分割;背景自适应;小波变换;稀疏光流;平均偏移量【作者】姚太伟;王慧琴;胡燕【作者单位】西安建筑科技大学信息与控制工程学院,西安710055;西安建筑科技大学信息与控制工程学院,西安710055;西安建筑科技大学管理学院,西安710055;西安建筑科技大学信息与控制工程学院,西安710055;西安建筑科技大学管理学院,西安710055【正文语种】中文【中图分类】TP391.411 概述传统的感温、感烟火灾探测器由于受到监控环境的面积、高度、湿度、粉尘、气流等因素的影响，已不适合大空间火灾检测。
激波诱导火焰变形、混合和燃烧的数值研究
质 密度 界面 的变形过 程类 似 ； Ｙ． Ｊ ｕ等 研究 了不 同入射 激 波强度对 火焰 变形 的影 响规律 ， 结果 显示 ， 激
波 强度 的增加 可显著 增加 火焰 界面 的长度 ， 使 已燃 气 和未 燃气 接触 面 增加 ， 进 而 提高 火焰 的燃烧 速 率 。
Ａ． Ｍ． Ｋｈ ｏ ｋ ｈ ｌ ｏ ｖ等 采 用带化 学反应 的二 维 Ｎａ ｖ ｉ ｅ ｒ － Ｓ ｔ ｏ ｋ ｅ ｓ （ ＮＳ ） 方 程 对入 射激 波 与火焰 的单次 作 用 过
程 进行 了数值 研究 ， 结果 表 明 ， Ｒ Ｍ 不稳 定是 火焰 变形 的主要 机 制 ， 变 形后 的火 焰 与周 围未 燃气 的混 合
摘要 ： 为 了深 入 研 究 激 波诱 导 的火 焰 变 形 以及 由此 带 来 的 混 合 和燃 烧 变 化 特 性 ， 采 用 带单 步 化 学 反 应 的 Ｎａ ｖ ｉ ｅ ｒ － Ｓ ｔ ｏ ｋ ｅ ｓ 方 程 和 高 网格 分 辨 率 ， 对 平 面 入 射 激 波 及 其 反 射 激 波 诱 导 球 形 火 焰 变 形 的 现 象 进 行 了 二 维 数
关 系 有 助 于 利 用 或 控 制 激 波一 火焰 相 互 作 用 过 程 。 关键 词 ： 爆 炸力 学 ； 火焰变形 ； 带单步化学反应的 Ｎ ａ ｖ ｉ ｅ ｒ － Ｓ ｔ ｏ ｋ ｅ ｓ 方程 ； 激波 ； 燃烧 ； 混 合
中 图分 类 号 ： ０３ ８ ２ 国标学科代码 ： １ ３ ０ ３ ５ ２ ０ 文献标志码 ： Ａ
激 波诱 导 火 焰 变形 、 混 合 和 燃 烧 的 数 值 研 究
细水雾与液体燃料火焰相互作用的小尺度实验研究及简化模型
余 液体重新 点火 。 实验时 ， 首先 将数据 采集 系统处 于触 发状 态 ， 然后 点火 ， 电偶采 集 的温 度信 号 经直 流放 大器 热
放大 ， 入数 据采集 控制单 元 ， 送 由计算机 对温 度信
号进行 实时 的采样 、 处理 。 用秒表 和计算 机采集 系 统记 录时 间 ， 数码 摄像 机 记录 的序 列摄 像 照 片 用 来进行 验证 ， 终确 定火焰 熄灭时 间 。 最 实 验 针对 小 尺度条 件 ， 未考 虑 与真实 火 灾 的
收 稿 日期 ：２ ０ —９１ ； 修 回 日期 ｔ２０ —１０ ． ０ ５０． ２ ０ ６０ —５ 基 金项 目 ：江 苏 省 自然 科 学 基 金 资 助项 目（ Ｋ２ ０ Ｏ ９． Ｂ ０１５） 作者简介：余永刚（ ９ ３） １６ ． ，男。教授 ， 博士 ，博士生导 师。研究方向为瞬态燃烧新型灭火技术等．
摘要 ：细水雾灭火技术是可以替代哈龙灭火剂的绿色灭火技术。 以此为工程背景， 开展了细水雾与液体燃料
火 焰 相 互 作 用 的小 尺 度 实 验 研 究 ， 结果 表 明 ： 燃 时 间、 雾 气压 、 水 雾 气 源 种 类 等 参 数 对 灭 火 过 程有 重 要 预 喷 细 影 响 。 水 雾 抑 制 熄 灭液 体 燃 料 火 焰 的主 要 机理 是燃 料表 面 冷 却 效 应 。 立 的液 体 燃 料平 均 温 度 零 维 简 化模 细 建
型 与 实验 结 果 吻合 较 好 。
关键词 ： 水 雾；小 尺度 实验 ；油池 火 ；温度测 量 ； 火 细 灭
中图分 类号 ： ３ Ｘ９ ２ 文献标识 码 ： Ａ
Ｏ 引
言
作 。 国科 技大学 的姚斌 等开展 了细水雾 与 固体 、 中 液 体火焰 相互作 用机理 的研 究［ ］本 文通 过细水 ６。 雾与 汽油 、 精 油池 火焰 相互 作 用 的小尺 度实 验 酒 研究 ， 测量 了在 细水 雾作 用前 后 油池 温度 变化 情
天然气混氢发动机稀燃极限影响因素试验研究
研 究点 火提前 角 、 氢 比 、 气 门开 度 、 动 机转 速 掺 节 发 以及机 油 和 冷 却 水 温 度 对 Ｈ Ｎ 发 动 机 的稀 燃 极 在 专 用 钢 瓶 内 ， 气 供 给 系统 如 贮 燃
图 １所 示 。 电 控 系 统 为 多 片 式 设 计 ， 用 Ａ ． 使 Ｔ
２． ｃ ｏ ｌ ｆＭｅｈ ｎｃ ｌａ ｄ Ｖ ｈｃｅＥｎ ｉｅｒｎ ，Ｂｅｊ ｇＩ ｓ ｔｔ ｆ ｅ ｈ ｏｏｙ，Ｂ ｉｎ ０ ０ １ Ｓ ｈ ｏ ｃ ａ ｉａ ｎ ｅ ｉｌ ｇｎ ｅｉｇ ｏ ｉｎ ｎ ｔｕｅｏ ｃ ｎ Ｉｇ ｉ ｉ Ｔ ｅｊ ｇ１ ０ ８ ； ｉ ３ Ｓ ｈ ｏ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌ ｌｃｒｎｃａ ｄ Ｃ ｎｒｌＥ ｇｎ ｅｉｇ，Ｂ ｉｎ ｉｏｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ４，Ｃ ｉａ ． ｃ ｏ ｌ ｃ ａ ｉａ ，Ｅ ｅ ｔ ｉ ｎ ｏ ｔ ｎ ｉｅ ｒ ｏ ｏ ｏ ｎ ｅｊ ｇＪａｔｎ ｉｅｓｔ ｉ ｙ ｅｊ ｇ１ ０ ４ ｉ ｈｎ ）
４ ％ ， 火提前 角条 件为稀 燃最 佳角 。结果 表 明 ： 大和过 小 的点火提 前 角都使 发动机 的稀 燃极 限 ０ 点 过 减 小 ； 燃极 限随燃 料 中掺 氢 比增加 而 显著提 高 ； 稀 随节 气 门开度 增 加 略有 上 升 ； 随发 动 机 转速 增 加 而减 小 ； 随机 油温度 升高 先减 小后增 大 ； 随冷 却水 温度 升 高而 略有上 升。 关键 词 ： 力机械 工 程 ；天然 气 ；氢气 ；发 动机 ； 燃极 限 动 稀
张红光（９Ｏ ）男 ， １７ 一 ， 教授 ， 士 生 导 师 。Ｅｍａ ： ｈ ｎｈｎｇａ ｇ ｂｕ．ｄ ．ｎ 博 － ｉ ｚａｇ ｏｇｕｎ＠ ｊｔｅ ｕ ｅ ｌ
第 ７期
天 然 气 混 氢 发 动 机 稀 燃 极 限影 响 因 素试 验 研 究
氢气-空气预混火焰传播特性的数值模拟研究
体 ，开展 了该混合气体预混火焰在光管 中的传播加 涡耗 散 概念 ）燃 烧模 型 。利用 Ｓ Ｉ ＭＰ Ｌ Ｅ格式 对 氢气 ／
速 过程 的实 验 研 究并 以此 分析 光 管 中影 响 火焰 加 速 空 气 预 混 火 焰 在 光 管 中传 播 特 性 进 行 二 维 数 值 模 过程 的主要 因素 。对 乙烯 的实 验结 果 显示 ， 初 始压 力
１ 数 值 模 拟
１ ． １ 控 制方 程
程分为四个 阶段 ，最后所获得 的的实验和数值结果 较为吻合。Ｂ ｙ ｃ ｈ ｋ ｏ ｖ ｍ 等通过采用 Ｃ ｌ ａ ｎ ｅ ｔ ［ ５ １ 提出火焰加 速机理 ，开展了有关丙烷 一空气 预混火焰在 管道 中
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ８ — ０ ２ 基金项 目： 中央高校基本科研业务费专项资金（ 编号 ： Ｚ Ｘ Ｈ ２ ０ １ ２ Ｊ ０ ０ １ ）
理方 面 开展 了一 定 的研 究 ， 但仍 有改 善 的空 间 。在 国 外， Ｔ ｈ ｏ ｍａ ｓ ［ 等 针 对 氢气 ／ 空气 和乙烯 ／ 空 气 混 合 气 基 于此 ， 本 文应 用 Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ流场 计 算 软 件 ， 基 于
标准 湍 流 五 一 模 型和 Ｅ Ｄ Ｃ （ Ｅ ｄ ｄ ｙ — ｄ ｉ ｓ ｓ ｉ ｐ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｐ ｔ ，
《 装备制造技术） ２ ０ １ ３ 年第 １ １ 期
氢气 一空气预 混火焰传 播特性 的数值模拟研究
李 书明 ，张旭 龙 ， 程关兵
（ 中国民航大学航空工程学院 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ０ ０ ）
摘 要： 应用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 流体计算软件 ， 基 于标 准湍流 一 ｇ模型 和 Ｅ ＤＣ 燃烧模 型， 采用 Ｓ Ｉ ＭＰ Ｌ Ｅ格式算法对常温常压下对常 温 常压 下氢气 ／空气预混 火焰在 光滑管道 ｑ － 的传播 特性进行二 维数值 模拟 ， 获得 火焰传播速度 、 火焰结构 、 表 面积 、 火 焰到达位置 和时刻沿管道变化情况。结果表 明 ： 火焰传播速度先增加后逐渐减 小。在 离点火端 １ ０ ５ ｍｍ 处到达最大值 ，
预混燃烧室热声不稳定性的数值分析
预混燃烧室热声不稳定性的数值分析基于现代燃烧理论，以及计算流体力学、多相流动和计算机仿真等多种方法来对燃烧器的气固流场进行精确描述。
但是实际的燃烧过程并非如此简单明了。
例如，为改善燃烧性能而采取加强燃料与氧化剂之间反应激烈程度的措施后，会产生极其复杂的燃烧气流流场；或者通过减小预混比提高烟气速度，虽然可有效地降低烟气温度从而降低火焰温度，但却使噪声问题变得更严重，且影响喷雾粒子的运动轨迹。
这些因素都需要建立相应的模型才能获得完整准确的结果。
因此，开展多相流体力学与计算机技术相结合的试验研究成为必须。
关键词：预混燃烧室热声不稳定性的数值分析摘要：本文研究了新型预混燃烧技术——预混火焰燃烧室在高温火焰辐射噪声上存在的问题及解决办法。
首先阐述了几种常用的几何外形的燃烧室形状，以及影响它们的主要因素。
最后提出了一个预混火焰燃烧室模型，并采用计算流体力学和计算机仿真两种手段对该模型进行了数值模拟，说明模型的有效性。
模型预测出燃烧区域的中心温度可达到3500℃左右，但由于所考虑的面积仅为整个燃烧室的10%～20%，实际上的辐射温度将远大于此值。
另外，热声系统包括喷口部位的空气流场以及噪声源、喷管、风扇叶片、加热丝等组件。
空气流场产生的气动噪声已经广泛引起人们的注意。
如果把燃烧器喷嘴处的气流按燃烧区内气流一样进行理想计算，就无法得知流场产生的噪声。
即便如此，依据相同的数据，也还难以分辨噪声源和加热丝的差异。
因此，在本文中引入了一个新的概念：噪声源，作为预混火焰燃烧室各组件的参数，从而给出了两个加热丝、四根加热棒以及喷嘴附近一小块加热棒在同一工况下的数值仿真结果。
这样做不仅可以给出加热丝的功率密度随尺寸变化的规律，而且可以清楚地看到哪些部件属于不希望有噪声产生的环节，给未来设计带来启示。
随着我国航空、航天事业的发展，航空发动机的推力越来越大，尾气排放指标也日益苛刻，诸如环境污染和噪声问题正成为限制航空发动机发展的瓶颈。
煤矿瓦斯爆炸火焰波和冲击波传播规律的理论研究与实验分析
害事故 。根 据 事 故 统 计 数 据 ， 斯 爆 炸 事 故 主要 瓦 发生在 采煤 工 作 面 和 掘 进 工 作 面 附 近 。基 于 此 ， 讨 论 积 聚在独 头巷 道 闭 口端 的瓦斯 一空 气爆 炸 性 混合
气体在点火源作用下 的瓦斯爆炸传播 ， 并不 向爆轰 转变 ， 涉及瓦斯爆炸火焰 波和前驱 冲击 波的传播及
摘
要 ： 斯爆炸传 播 规律是 分析 爆 炸破 坏效 应 继 而研 发 抑 爆减 灾 装 置和 措 施 的基 础 。在 大量 典 瓦
型 实验 总结和 理论 分析 的基 础上 ， 分析 瓦 斯爆炸 火 焰 波和 前驱 冲 击波 的传 播 规律 及 其 衰减 规律 的相 似
性， 即先 加速 后再减 速传 播 ， 终 火 焰 波 以正 常 层 流 预 混 气体 燃 烧速 度 传 播 ， 驱 冲 击 波衰 减 为 声 波。 最 前 另外 ， 实际参 与反 应 的瓦斯 量是 影响 瓦斯爆 炸 火焰 波传 播 规律认 识 的重要 因素 。 关键 词 ： 瓦斯 爆炸 ； 衰减 ； 焰波 ； 击波 火 冲 中图分 类 号 ：Ｄ １ ．１ Ｔ ７２ ７ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ：０８ ４ ５２０ ）２— ０ １ ３ １０ —４９ （０７０ ００ —０
衰减 规律 。
ｃｚｚ＝ １（ 一 。—） 【 （。 一ｊ ｘ ）
１
１ 理 论 分 析
研 究 的物理 模型 如 图 １ 所示 。
：
．
８
（ｏｌ ￣Ｊ ｎ ／
ＸＯ
＋ ．・ ．
】
（） ２
点
［ 一
＋ ＋． ． ， （） ３
火 层流燃烧转向湍流燃烧 火焰 波 持 续加 速 导 致 冲 冲 击波 衰减 和 最 后 的 惰 区 击 波 形 成 和 加 强 阶 段 性 冲 击波 传 播 衰减 阶 段
稀释气对掺氢天然气层流预混燃烧火焰稳定性的影响
（ 西安交通大学动力Ｔ程多相流国家重点实验室 ，西安 ７ ０ ４ ） １０ ９
摘
要 ：在定容燃烧弹内研究 了初始压力为 ０１ＭＰ ， ． ａ初始温度 为 ２ ５ Ｋ下掺氢天然气一 ８ 空气一 稀释气体混合气 的层流
火焰传播过程 ， 了在不同掺氢 比、 获得 稀释度和当量 比下 的 Ｍａｋｔｉ ｒｓ ｎ长度 ， ｅ 并结合 Ｍａ ｓ ｉ ｒ ｔ ｎ长度 以及纹影图片分析 ｋｅ 了氮气稀 释气和 Ｃ 稀释气对火焰 稳定性 的影 响及其 异同． Ｏ２ 研究结果 表明 ， ｒｓ ｉ 长度随着掺氢 比的增加而减 Ｍａｋｔｎ ｅ 小． ｒｓ ｉ 长度 随稀 释度 的变化规律与掺氢天然气 的掺氢 比和 当量 比有关． Ｏ 稀 释气对火焰稳定性 的影 响较氮 Ｍａｋｔｎ ｅ Ｃ ２ 气更为显著． 关键词 ：天然气 ；氢气 ；稀释气 ；定容燃烧弹 ；火焰稳定性 中图分类号 ：Ｔ ６ Ｋ１ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１０ —７ ０ ２ １） ３０ ２ —５ ０ ６８ ４ （０ ０ ０ —２００
第 １ ６卷
第 ３期
燃
烧
科
学
与
技
术
Ｖｌ ．６ Ｎ ｏ＿ ０ １ １ ３ Ｊ ｕｎ． ２０１ ０
２ １ 年 ６月 ００
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｍｂ ｓｉｎ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｏ Ｃｏ ｕ ｔｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ
稀释气对掺氢天然气层流预混燃烧火焰稳定性的影 响
ＭＩ ａ－ａ ，ＪＡＯ Ｑ ，Ｈ ＡＮＧＺ ｏｈ ａ Ｉ ＮＧ Ｄ — ｎ ＡＯ Ｈ ｉ ｎ Ｉ ｉ Ｕ ｙ ｕ —ｕ ，ＪＡ ｅｍｉｇ
（ ｔ ｅ ｅ ａ ｏａｏｙｏ Ｍｕｔ ｈ ｓ ｌ ｏ ｅ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｓａ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆ ｌｐ ａｅＦｏ ｉ Ｐ ｗ ｒ ｇｎ ｅｉ ，Ｘｉ ｎＪ ｏｏ ｇ ｉｅｓ ｙ ｔＫቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｉ ｗ ｎ Ｅ ｎ ’ ｉ ｔｎ ｖ ｒ ｔ ，Ｘ ’ｎ １ ０ ９ ｈｎ ） ａ ａ Ｕｎ ｉ ｉ ０ ４ ，Ｃ ｉａ ａ７
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互作 用规 律进 行 了实 验研究 ．
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６ ９６
自 ． 鞋 科手连展 第１ ７ 卷 第５ 期 ２ ０ ０ ７ 年５ 月
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６９ ２
自 ． 鞋 科荸遗展 第１ ７ 卷 第５ 期 ２ ０ ０ ７ 年５ 月
稀疏波对预 混火焰影 响规律 的试验 研究 ＊
陈先 锋 孙 金 华 一 陆守 香 褚 冠 全 姚 礼 殷 刘 义
中 国科 学 技 术 大 学 火 灾 科 学 国家 重 点 实 验 室 ，合 肥 ２ ３ ０ ０ ２ ６
摘要
为 揭示 稀疏 波 与层流 传播 火 焰 的相 互 作用 规 律 ， 以管道 中传播 的丙 烷一 空气 预 混火 焰 为研
究对象 ，利 用高 速纹 影摄 像和 压 力测 试 等 手 段对 稀 疏 波 与 火 焰 的干 涉过 程 进 行 了研 究． 实 验 过 程
中采用 不 同的 点火方 案 ，分别 对 同 向稀 疏 波 和逆 向稀 疏 波 与 火焰 的干 涉作 用 进 行 了研 究． 实 验 结
云 爆 炸通 常 发生 层 流 向湍 流燃 烧 的转变 及 其加 速 过 程 ，湍 流燃 烧能 在燃 烧 瞬 间 增 大燃 烧 面 积 ，急 剧 加
空气 混 合气 体 在 圆形 管 道 内 的火 焰 传 播 进 行 了研 究 ，结果 表 明火焰 的 传播 非 常 强 烈地 依 赖 于 管道 中
＿ ７ ］
．
在 工业 灾害 中 ，压 力 波作 用 于 火焰 会 进 一 步
加 快燃 烧速 度 ，同时火 焰 会 失稳 而诱 发 湍 流 ，甚 至 可 能 出现燃 烧转 爆 轰 现 象＿ ８ ］ ． 因此 ，压力 波 与火 焰 的相互作 用 会 改变 整个 燃 烧 过 程 和燃 烧 特 性 ，这 已
声波 的扰 动 ， 特 别 是 从 出 口反 射 回来 的稀 疏 波 的扰 动． Ｔ ｈ ｏ ｍａ ｓ 等＿ １ 胡就 入 射激 波 及 反 射激 波 对 火 焰 的 干涉作 用 进行 了实 验 研 究 ， 实 验 结 果 表 明在 很 多情 况下 入射 激 波 及 反 射 激 波 能 明 显 地 加 速 火 焰 传 播 ， 其实 验结 果 得 到 了 Ｇ ａ ｍｅ ｚ ｏ等＿ １ ］ 的 理论 验证 ．但 是 在火 焰发 展初 期 ，压 力 波 与火 焰 的作 用 过程 ，特别 是对 稀疏 波 与层流 燃 烧 火焰 相 互 作 用 内在 规 律 的研
２ ０ ０ ６ — ０ ６ — １ ３收 稿 ，２ ０ ０ ６ — ０ ８ — ２ ２收 修 改 稿 ＊ 国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ 批 准 号 ：５ ０ ５ ３ ６ ０ ３ ０ ；５ ０ ５ ７ ６ ０ ９ ３ ）
＊ ＊ 通 信 作 者 。Ｅ ｍａ ｉ ｌ ：ｃ ｘ ｆ ６ １ ８ ＠ ｍａ ｉ ｌ ． ｕ ｓ ｔ ｃ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ
关键 பைடு நூலகம்
稀疏波 气体爆炸 火焰结构 层流火焰 湍流燃烧
引起 了人们 广泛 的关 注． 叶经 方 等 拍 摄 了 激 波 与 球 形火 焰 相互作 用 的 阴影 照 片 ，实验 结 果 显 示 了火 焰 在激 波作 用下 ，发 生 Ｒ ｉ ｃ ｈ ｔ ｍｙ ｅ ｒ － Ｍｅ ｓ ｈ ｋ ｏ ｖ不稳 定 现象． 张孝 谦 等＿ １ 。 ’ ｕ ］ 对 火焰 的不 稳定 性及 Ｖ 型火焰 的动 态特 性进 行 了研 究 ．Ｋｒ ｉ ｓ ｔ ｏ ｆ ｆ ｅ ｒ ｓ ｅ ｎ等＿ １ 。 ］ 对 丙烷
和 本质 规律 ．
火焰 与 流动 的 相互 作 用 ，涉 及 火 焰 结 构 、火 焰 传 播 、火焰 不稳 定性 等基 本 环 节 ， 因此一 直 是 燃 烧 研 究 的重 点 课 题 之 一 ＿ ５ ］ ． 影 响可 燃 气 燃 烧 过 程 的 因素很 多 ，其 中压力 波 和 燃 烧火 焰 的相 互 干涉 作 用 就 是最 典 型 的 诱 发 湍 流 燃 烧 发 生 及 成 长 的 因 素 之
大 能量 释放 速度 ，加速 火 焰 传 播 ，使 压 力 升 高 ，最
终造 成 严 重 的爆 炸 灾 害 ． ４ ＿ ． 因此 ，为 防止 可 燃 气 云爆 炸事 故 的发 生 ，有 效 控 制爆 炸 燃 烧 过 程 ，必 须 充 分认 识 层 流火 焰 向湍流 燃 烧转 变 的微 观 动力 过 程
一
究相 对较 少口 ］ ．总 体来 讲 ，压 力 波 与火 焰 的相 互
作用 是一 个 比较 复杂 的过 程 ，对 稀疏 波 导 致 火 焰 结 构 的变化 过程 还需 要作 进一 步 的研究 ．本 文 以丙 烷一 空气 预混 火 焰 为 研 究 对 象 ，运 用 自制 的燃 烧 管 道 ， 通过 高速 纹影 摄像 系 统 等 对稀 疏 波 与 火焰 结 构 的相
一
作 为 主 要 的工 业 、生 活能 源 之 一 的 可燃 气 体 ，
在贮 运 、加 工和使 用 过 程 中 ，经 常 发 生 火灾 、爆 炸 事故 ，这 是 工业 生产 和 生 活领 域 的主 要灾 害 形 式 之
一
，
它 常造 成 巨 大 的 人 员 伤 亡 和 财 产 损 失 ＿ １ ］ ． 气