中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所能源動(dòng)力研究中心團(tuán)隊(duì)提出采用多股高速射流的流場(chǎng)組織方式，卷吸局部高溫?zé)煔饣亓鞑⑴c之快速摻混以穩(wěn)焰并實(shí)現(xiàn)柔和燃燒，提高燃料噴射區(qū)域湍流強(qiáng)度促進(jìn)燃空快速混合，并結(jié)合中心值班火焰來拓展?jié)窨諝馊紵业姆€(wěn)定工況范圍。研究發(fā)現(xiàn)，相同絕熱火焰溫度下，含濕量的增加一方面會(huì)抑制熱力型、N2O型和NNH型NO的生成，但同時(shí)由于相同出口溫度下當(dāng)量比的增加，CH基也會(huì)增加，使快速型NO相應(yīng)增大，兩者的相互競(jìng)爭(zhēng)決定了含濕量對(duì)總NOx生成的影響。
該研究探索了濕空氣柔和燃燒模型燃燒室的污染物排放和火焰特征。研究顯示，熱負(fù)荷36-63 kW下，在含濕量0-0.2 kg/kg范圍內(nèi)，絕熱火焰溫度為1670-1840 K左右內(nèi)能夠保持穩(wěn)定燃燒，同時(shí)NOx排放始終低于3 ppm。在空氣含濕量Ω=0.2 kg/kg的條件下，燃燒室OH*化學(xué)光分布較分散，反應(yīng)區(qū)內(nèi)熱釋放率的空間波動(dòng)幅度明顯減弱，同時(shí)局部峰值熱釋放率明顯減弱，展示出柔和燃燒的特征。
此外，針對(duì)高含濕量下燃燒穩(wěn)定范圍變窄的問題，研究人員探索了新的增穩(wěn)方式。通過改變?nèi)剂戏峙浔葋韺?shí)現(xiàn)預(yù)混、擴(kuò)散和混合三種模式，擴(kuò)散和混合模式下燃料噴嘴出口能形成局部高溫區(qū)，能夠?yàn)橹車念A(yù)混噴嘴提供穩(wěn)定的著火點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，柔和燃燒擴(kuò)散模式和混合模式相比于預(yù)混模式具有更寬的貧燃邊界。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Thermal Science上。研究工作得到國(guó)家科技重大專項(xiàng)和中科院對(duì)外合作項(xiàng)目的資助。
圖1.不同濕空氣溫度下各類NO生成變化
圖2.NOx排放隨絕熱火焰溫度的變化趨勢(shì)
圖3.不同出口溫度、含濕量條件下的平均OH*熒光圖像
（來源：中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所）
