通过阻尼体火焰持置器稳定混合 NH3/H2/空气火焰
流体动力学
2026-03-10 v1
摘要
本文通过实验和直接数值模拟研究了完全预混 NH3/H2/空气火焰锚定在阻尼体后方的稳定机制，重点关注优先扩散、热释放、流动循环和湍流-火焰相互作用之间的相互作用。与非化学案例比较显示，热膨胀显著改变了流场，将循环区长度增加约40%，在循环区末端将湍流层宽度增加约50%。轴向速度的平均值和波动值之间的良好一致性验证了数值方法的有效性。火焰结构分析揭示了火焰根部的独特稳定机制：氢的优先扩散产生局部扩散火焰分支，增强放电中间体生成，促进稳健锚定。燃烧依次进行，氢主要在湍流层中消耗，随后是氨裂解和主热释放区域。近阻尼体处，热释放集中在循环区内，而下游区域越来越受湍流和速度波动的影响。量化了曲率和应变以评估火焰前沿的拉伸效应。火焰根部处的凸曲率增强氢丰富度，局部提升燃烧速率，从而强化稳定性。相较于循环区末端的凹曲率和较高拉伸，火焰被削弱，标志着向湍流主导区域的转变。总体而言，稳定性源于循环驱动的热交换与快速氢燃烧之间的耦合反馈，维持氨反应区的中间态，使无碳 NH3/H2 火焰得以稳健锚定。
引用
@article{arxiv.2603.07536,
title = {Stabilization of premixed NH3/H2/air flames via bluff-body flame holders},
author = {Lukas Gaipl and Wei Guan and Ganesh Guggilla and Alexey Kropman and Frank Beyrau and Dominique Thévenin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.07536},
year = {2026}
}