甲烷瞬態火焰與壁面油膜相互作用的實驗觀測

梁興雨，王詩文，王 昆，張洪升，鄭志偉，李 暢

(天津大學內燃機燃燒學國家重點實驗室，天津 300072)

內燃機缸內燃燒過程中，火焰與燃燒室壁面相互作用幾乎無法避免.該火焰-壁面作用過程通常為瞬態過程，對燃燒室內火焰的傳播、發展以及發動機做功過程影響顯著.內燃機工作過程中活塞頂岸的潤滑油隨著活塞高速運動，或因活塞環間隙與氣缸內的壓力差進入燃燒室，附著于缸套表面上并參與燃燒，使火焰-壁面作用過程更加復雜[1].此外，現代內燃機廣泛采用的早噴、二次噴射等[2-3]先進噴射策略使燃燒室燃油濕壁成為一種普遍現象.總而言之，燃燒室潤滑油/燃油造成的濕壁現象對火焰-內燃機壁面相互作用的影響不容忽視.

焰-壁相互作用是復雜的物理化學過程，可直接導致缸內火焰淬熄[4].火焰與壁面間通過熱傳導和熱輻射形式的熱量損失是影響淬熄過程或改變淬熄距離的主要因素.壁面條件(包括壁面材料和壁面幾何參數)以及燃燒條件(包括壓力、火焰拉伸和近壁區域氣體動力學參數)等均會影響火焰撞壁過程的熱損失，進而影響火焰淬熄[5].火焰前鋒面溫度在與冷壁面相互作用過程中急劇降低，導致燃燒鏈式化學反應顯著減慢甚至停滯，進而使火焰無法持續[6].Najim等[7]通過研究彎曲通道內的預混火焰傳播過程發現火焰在與壁面相互作用過程中的熱損失使火焰面積降低造成火焰淬熄.Yenerdag 等[8]基于直接數值模擬(DNS)研究發……