面向燃气轮机的惰性混合氢空气火焰的热扩散不稳定扩散规律

惰性混合氢空气火焰受热扩散（TD）不稳定性的强烈影响，这些不稳定性会改变火焰结构并显著增强局部活性。近期有两个模型（Howarth 等（Combust. Flame 253, 2023）和 Rieth 等（MSC 2023））分别使用线性稳定理论中的 $\omega_2$ 参数和鲁尔ovich 数与佩克尔数之比 (${Ze}/{Pe}$) 描述了湍流氢火焰伸长因子随卡尔洛维茨数（Karlovitz number）的比例关系。本文基于覆盖广泛压力、当量比、湍流强度和流动配置的 91 组直接数值模拟（DNS）案例，对两种模型形式进行系统评估，并提出了改进模型。分析统一无量纲组后发现，其标度行为可分为两个 distinct（distinct） regime：在第一个 regime（通常适用于烟管和气体轮机条件），两种模型化简为完全相同的形式，仅依赖于卡尔洛维茨数和层流火焰的伸长因子，与 $\omega_2$ 或 ${Ze}/{Pe}$ 无关。在第二个 regime（以超低火焰速度为特征），则需显式考虑 $\omega_2$ 或 ${Ze}/{Pe}$ 才能获得准确标度。在两个 regime 中，两种模型均能较好地预测 DNS 数据，并归约为相同的无量纲组函数形式，表明其在物理本质上等价。