预混射流火焰对冲击波的响应

本研究探讨了预混射流火焰在沿射流轴线方向遭遇冲击波时的响应动力学。在本工作中，冲击波采用金属丝爆炸技术产生。产生的冲击波与稳定在薄燃料-空气射流喷嘴上方的预混射流火焰相互作用。该研究在广泛的参数空间内进行，改变预混射流的雷诺数（Re）、归一化当量比（Φ）以及所产生冲击波前沿的强度（M_{s,r}）。冲击波施加了一个衰减的流场剖面，其特征是在冲击波前沿处存在急剧的不连续性。随后，当冲击波施加的流场衰减至低于环境水平时，会因周围流体的卷吸而产生一个诱导流。观察到射流火焰对冲击波前沿的响应表现为一种抖动运动，而在与诱导流相互作用后，火焰发生抬升。根据操作条件（Re、Φ 和 M_{s,r}）的不同，火焰抬升之后会发生熄灭或重新附着事件。基于相互作用过程中火焰根部和火焰尖端的响应动力学，火焰响应被进一步分为两个重新附着子区域和三个熄灭子区域。火焰响应包括火焰根部抬升和火焰尖端变形，根据操作条件，这可能导致火焰夹断事件。我们建立了一个数学模型来解释火焰根部的响应动力学，并推导出了火焰根部抬升高度的标度律。通过扩展涡量输运方程来估计火焰周围剪切边界中的涡旋卷起速率，阐明了火焰尖端的响应趋势。当剪切层涡旋达到临界环量极限并以小于火焰高度的长度尺度脱落时，观察到火焰夹断现象。