Исследование структуры зоны реакций и эмиссии СО и NO в противоточных пламенах CH$_4$/O$_2$/N$_2$–O$_2$/N$_2$

Исследованы пламена, стабилизированные на противотоках предварительно перемешанной горючей смеси с низким содержанием кислорода и обогащенного кислородом воздуха (ППНК/ОКВ). Получены фотографии исследуемых пламен и проведено численное моделирование с использованием детального механизма реакций GRI-Mech 3.0. Выполнено сравнение результатов, полученных для противоточных пламен ППНК/ОКВ с различной долей кислорода в горючей смеси, с результатами для пламен частично перемешанных реагентов и полностью перемешанных реагентов при одних и тех же коэффициентах избытка горючего ($\phi_\Sigma$ = 0.95, $\phi_{f}$ = 1.4). Показано, что пламена частично перемешанных реагентов и ППНК/ОКВ имеют выраженную двухзонную структуру, однако положение зоны реакций предварительно перемешанного пламени и расстояние от нее до зоны реакций предварительно не перемешанного пламени значительно различаются в этих пламенах. В пламени ППНК/ОКВ максимальная температура в зоне реакций предварительно перемешанного пламени ниже, а сама зона находится дальше от торца трубки с горючей смесью, что приводит к снижению эмиссии NO и СО. Показано, что, изменяя соотношение концентраций кислорода, подаваемого вместе с горючей смесью и вместе с окислителем, можно эффективно влиять на соотношение скоростей химических реакций в различных зонах горения и, таким образом, добиться снижения эмиссии СО и NO.