Взаимодействие поля течения и структуры пламени в осциллирующем вихревом пламени

Изучалось вихревое диффузионное метановоздушное пламя, стабилизированное при атмосферном давлении в модельной газотурбинной горелке. В исследованном пламени с тепловой энергией 10 кВт и коэффициентом избытка горючего 0.75 наблюдались четко выраженные термоакустические осцилляции частотой 295 Гц. Главная цель работы – детальное экспериментальное исследование поведения пламени для лучшего понимания механизма стабилизации пламени и механизма обратной связи в термоакустической неустойчивости горения. Для определения формы пламени и оценки скорости тепловыделения использовали метод визуализации хемилюминесценции ОН*. Одновременное определение концентраций основных компонентов, их соотношения и температуры газа проводили методом лазерного рамановского рассеяния. Поля скоростей газа измеряли методом визуализации трассирующих частиц, в двумерной и трехмерной модификациях, одновременно с измерением планарной лазерно-индуцированной флюоресценции. Динамическое давление в камере сгорания определяли при помощи микрофонных зондов. В поле скоростей потока наблюдались коническая зона притока свежих газов, внутренняя и внешняя зоны рециркуляции. В мгновенных структурах пламени преобладали турбулентные флуктуации, однако коррелированные по фазе измерения выявили фазозависимые изменения всех измеренных характеристик. Представлены примеры полученных экспериментальных данных, охарактеризованы основные черты поведения пламени, объяснено явление обратной связи осцилляций, обсужден механизм стабилизации пламени.