鈍體甲烷火焰高摻氫比吹熄機(jī)理的大渦模擬

安振華，張 猛，毛潤澤，衛(wèi)旭濤，王金華，黃佐華

(西安交通大學(xué)動(dòng)力工程多相流國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710049)

燃?xì)廨啓C(jī)作為先進(jìn)的熱工轉(zhuǎn)換裝置，已經(jīng)在世界范圍的能源動(dòng)力和電力系統(tǒng)中發(fā)揮了不可或缺的重要作用.2019 年燃?xì)廨啓C(jī)工業(yè)界計(jì)劃在2030 年達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)100%氫氣燃燒[1].而目前作為過渡階段，為實(shí)現(xiàn)從碳基燃料逐步過渡到純氫燃料，天然氣、生物合成氣的摻氫燃燒得到了較為廣泛的研究.

將稀燃預(yù)混燃燒(LPC)技術(shù)應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)，可以獲得更低的燃燒溫度從而降低NOx的排放[2]，但是同時(shí)會(huì)增加燃燒的不穩(wěn)定性，如燃燒振蕩、火焰吹熄等.這些問題都制約了稀燃預(yù)混燃燒在燃?xì)廨啓C(jī)中的應(yīng)用.為了更加有效地穩(wěn)定火焰，燃燒室中一般的穩(wěn)焰裝置有鈍體穩(wěn)焰器[3]、旋流穩(wěn)焰器[4]以及穩(wěn)焰伴流等[5].同時(shí)，燃料摻混一定比例的氫氣也將會(huì)增加火焰的穩(wěn)定性，尤其是在稀薄燃燒的條件下.因此天然氣、生物合成氣的摻氫燃燒不僅能夠降低碳基燃料的使用比例，而且有助于火焰穩(wěn)定.

眾多學(xué)者對甲烷預(yù)混鈍體火焰進(jìn)行了廣泛的研究.Dawson 等[6]使用高頻PLIF 研究了甲烷鈍體火焰的吹熄過程，指出了臨近吹熄時(shí)出現(xiàn)“M”型火焰以及吹熄過程中回流區(qū)的變化情況.Michaels 等[7]對不同摻氫比例以及不同初始條件的層流鈍體火焰進(jìn)行了二維數(shù)值模擬，研究了最高摻氫比例40%的甲烷鈍體火焰，使用熄滅拉伸率表征的化學(xué)時(shí)間尺度統(tǒng)一了火焰結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定范圍.文獻(xiàn)[8-9]通過實(shí)驗(yàn)以及大渦模擬(LES)的手段對丙烷鈍體火焰結(jié)構(gòu)和臨近吹熄的現(xiàn)象進(jìn)行了研究分析，發(fā)展了新的數(shù)值模擬方法，指出了實(shí)驗(yàn)中所得二維火焰結(jié)構(gòu)的不足，同時(shí)也研究了臨近吹熄時(shí)渦量場的變化情況.但是目前鈍體摻氫火焰的實(shí)驗(yàn)所研究工況大多氫比例較低，數(shù)值模擬研究也集中在二維數(shù)值模擬，部分鈍體火焰吹熄的三維數(shù)值模擬僅結(jié)合了單步機(jī)理或簡化機(jī)理.為了應(yīng)對未來燃?xì)廨啓C(jī)高摻氫比的應(yīng)用，有必要開展高比例摻氫火焰的吹熄機(jī)理詳細(xì)的三維數(shù)值模擬研究.

基于以上研究中的不足以及問題，本文對實(shí)驗(yàn)室尺度的鈍體穩(wěn)焰燃燒器進(jìn)行了大渦模擬研究.首先利用OH-PLIF、PIV 測量鈍體火焰的宏觀結(jié)構(gòu)、流場信息結(jié)果驗(yàn)證了模擬的可靠性，然后使用大渦模擬捕捉火焰吹熄過程中的瞬時(shí)信息，分析鈍體火焰的吹熄過程，以及高摻氫比對吹熄過程的影響.

1 實(shí)驗(yàn)和研究對象

1.1 鈍體穩(wěn)焰燃燒器和實(shí)驗(yàn)工況

圖1 是鈍體穩(wěn)焰燃燒器的幾何結(jié)構(gòu)，甲烷和氫氣在上游預(yù)混段進(jìn)行充分混合，火焰靠燃燒器直徑35 mm 的出口中心處的鈍體來穩(wěn)定，鈍體上端直徑25 mm，下端直徑13 mm，剖面為45°角結(jié)構(gòu)，整個(gè)鈍體靠固定支架支撐，阻塞比約為0.51.整個(gè)燃燒腔為長、寬各70 mm 的長方體構(gòu)成，高180 mm.所研究的模型燃燒室為單頭部燃燒室，是從實(shí)際環(huán)形燃燒室中提取、簡化后的模型，其尺寸與實(shí)際燃燒室單頭部尺寸屬同一量級.燃燒腔壁面為石英玻璃，可作為激光診斷設(shè)備的光路.燃燒器開口與大氣相通，所有實(shí)驗(yàn)?zāi)M都在25 ℃室溫和101 kPa 大氣壓下完成.

圖1 鈍體穩(wěn)焰燃燒器結(jié)構(gòu)(單位：mm)Fig.1 Structure of bluff body flame burner(unit：mm)

為進(jìn)一步深入研究高摻氫比火焰的穩(wěn)定性，本文采用實(shí)驗(yàn)結(jié)合模擬的方式研究了兩個(gè)不同的工況：30%氫氣與70%甲烷混合氣和90%氫氣與10%甲烷混合氣，這兩個(gè)工況分別稱作工況1、工況2.其中摻氫比是指氫氣在燃料中的體積分?jǐn)?shù)，即：

其中X 表征燃料摩爾分?jǐn)?shù)，燃燒器鈍體出口處的平均流速為特征流速，特征流速為定值10 m/s，兩個(gè)工況當(dāng)量比都為0.75.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法介紹

本研究使用了LaVision 的OH-PLIF 系統(tǒng)，使用該激光診斷的方法測量瞬時(shí)火焰結(jié)構(gòu)，所得的OH 場信號可用于分析火焰結(jié)構(gòu)以及模擬結(jié)果的驗(yàn)證.同樣使用LaVision 的PIV 系統(tǒng)測量平面速度場信息.直徑0.5 μm 的TiO2粒子通過空氣帶入混合氣中，拍攝頻率為 10 Hz.拍攝區(qū)域?yàn)?116 mm×87 mm，可以測量感興趣的區(qū)域.實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖2 所示(紅框?yàn)镺H-PLIF 系統(tǒng)，藍(lán)框?yàn)镻IV 系統(tǒng)).實(shí)驗(yàn)圖片數(shù)據(jù)通過Davis 7.2 軟件處理.

圖2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意Fig.2 Schematic of experimental equipment

2 燃燒模型和模擬方法

2.1 增厚火焰模型

大渦模擬(LES)的基本思想是直接求解濾波尺度以上的湍流運(yùn)動(dòng)，使用亞格子模型模化小尺度的渦，LES 方法可以用相對較小的計(jì)算量獲得較為詳細(xì)的模擬結(jié)果.隨著計(jì)算機(jī)硬件水平的提高，LES 研究的應(yīng)用程度越來越高，同時(shí)LES 已經(jīng)成為探究湍流與化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)耦合燃燒現(xiàn)象的重要研究方法.LES耦合有限化學(xué)反應(yīng)速率能夠很好地求解復(fù)雜的湍流火焰相互作用，LES 三維濾波非穩(wěn)態(tài)的控制方程可以在很多文獻(xiàn)[10]中查閱，這里只介紹燃燒模型.

LES 的網(wǎng)格尺度不足以解析火焰面，火焰面增厚方法可以克服這個(gè)問題[11]，該方法的核心思想是當(dāng)火焰面被人為增厚后，火焰的層流火焰速度保持不變，當(dāng)增厚因子足夠大時(shí)，火焰面可通過式(2)求解：

2.2 化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理可以獲得詳細(xì)中間組分場信息，能夠得到更為準(zhǔn)確的模擬結(jié)果，但是對于有限化學(xué)反應(yīng)速率方法求解的問題，意味著要求解機(jī)理中所有組分的輸運(yùn)方程，計(jì)算量將十分龐大.降低計(jì)算量的方法有兩種.其一，減少網(wǎng)格數(shù)量.本文的研究目的是模擬火焰脫火過程，對放熱率以及火焰結(jié)構(gòu)的獲取有更高的要求，要保證網(wǎng)格的尺寸在0.5 mm 左右，所以本文使用第二種方法，即使用組分較少機(jī)理.本文使用Karalus 從GRI3.0 簡化的30 組分177步反應(yīng)的骨架機(jī)理(以下稱Karalus-30)[15].為了驗(yàn)證機(jī)理的準(zhǔn)確性，對比了Karalus-30 和GRI3.0 在不同摻氫比工況的絕熱火焰溫度和層流火焰速度，結(jié)果如圖3 所示，Karalus-30 能夠得到很好的預(yù)測結(jié)果.

圖3 Karalus-30 和GRI3.0 計(jì)算絕熱火焰溫度、層流火焰速度對比Fig.3 Comparison of adiabatic flame temperature and laminar flame velocity calculated by Karalus-30 and GRI3.0

2.3 模擬參數(shù)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究了工況1(30%H2＋70%CH4)和工況2(90%H2＋10%CH4)兩個(gè)工況，當(dāng)量比0.75，來流特征流速10 m/s.計(jì)算區(qū)域設(shè)置參照實(shí)驗(yàn)，鈍體直徑25 mm，鈍體處出口為外徑35 mm.入口采用濾波噪聲湍流發(fā)生器產(chǎn)生湍流速度場[16]，作各向同性假設(shè)，并測得管內(nèi)積分尺度為 10 mm，湍流強(qiáng)度為1.22 m/s，該積分尺度和湍流強(qiáng)度作為湍流發(fā)生器的輸入?yún)?shù)，同時(shí)在鈍體出口上游預(yù)留了37 mm 的發(fā)展段，使入口流場適應(yīng)鈍體外形從而更貼合實(shí)際.對于管壁和石英玻璃壁面，速度均使用無滑移邊界條件，出口速度采用無反射邊界條件以減小出口壓力波動(dòng)對燃燒的影響.鈍體上壁面溫度根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測溫度，指定為450 K 等溫條件，石英玻璃壁面根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測指定了760 K 等溫壁面，其余壁面均采用絕熱條件.

使用非均勻結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，燃燒區(qū)域的網(wǎng)格尺寸控制在0.5 mm，燃燒器出口處最大網(wǎng)格尺寸2 mm.總網(wǎng)格數(shù)320 萬，網(wǎng)格如圖4 所示.使用GAMG 求解壓力場，速度和標(biāo)量場使用PBiCG 求解，PISO 算法求解速度與壓力的解耦，梯度項(xiàng)和拉普拉斯項(xiàng)采用二階精度的TVD格式離散，瞬態(tài)項(xiàng)使用隱式Euler 格式離散，時(shí)間步長為1×10-6s，保證計(jì)算過程中的庫朗數(shù)低于0.2，每個(gè)算例花費(fèi)大約40 000 核時(shí).

圖4 計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格Fig.4 Computing area and meshing

層流火焰和增厚火焰模型參數(shù)如表1 所示；其中Sl為層流火焰速度；Tad為絕熱燃燒溫度.

表1 層流火焰和增厚火焰模型參數(shù)Tab.1 Parameters of laminar flame and thickened flame model

3 結(jié)果分析

3.1 模型驗(yàn)證

非反應(yīng)條件下，模擬(實(shí)線)和實(shí)驗(yàn)(點(diǎn))的軸向、方位角平均速度場對比如圖5(a)所示，可以看出在冷態(tài)條件下，模擬能夠很好地捕捉回流區(qū)的大小和高度，總體的吻合程度較高，模擬結(jié)果在火焰根部內(nèi)回流區(qū)處與實(shí)驗(yàn)有較小偏差.

圖5(b)、(c)對比了30%H2和90%H2兩工況火焰在不同高度實(shí)驗(yàn)和模擬的平均軸向速度與平均方位角速度值，總體上兩工況熱態(tài)流場吻合程度較高，在較低位置處，模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)有一定差別.較低位置處內(nèi)外剪切層的速度差異是由于使用定值褶皺系數(shù)引起對火焰面信息捕捉不足造成的，可以采用動(dòng)態(tài)褶皺因子的方式改進(jìn).

圖5 實(shí)驗(yàn)、模擬流場對比Fig.5 Comparison between experimental and simulation results

實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果的火焰結(jié)構(gòu)對比如圖6 所示，模擬使用OH 組分平均濃度表示火焰平均結(jié)構(gòu).模擬能較好地捕捉火焰OH 熒光信號分布，說明模擬可以預(yù)測火焰結(jié)構(gòu).分別對比30%H2和90%H2兩工況的OH 信號相對強(qiáng)度，選擇對比的區(qū)域?yàn)殁g體出口以上.在30%H2工況中，模擬結(jié)果很好地預(yù)測了火焰根角和OH 相對強(qiáng)度.在90%H2工況中，由于氫氣比例高達(dá)90%，所以火焰高度相對較低，模擬很好地預(yù)測了火焰高度、根角等信息.總體而言，模擬結(jié)果很好地捕捉了兩種火焰的平均結(jié)構(gòu).

圖6 實(shí)驗(yàn)、模擬火焰結(jié)構(gòu)對比Fig.6 Comparison of flame structure between experimental and simulation results

當(dāng)氫含量為30%時(shí)，火焰高度為33 mm，氫含量為90%時(shí)，火焰高度降低到15 mm，這主要是由于更高的氫含量使得火焰速度增快，來流速度與火焰?zhèn)鞑ニ俣绕胶馕恢孟陆邓?，因此更高氫含量可以明顯降低火焰高度，增大火焰張角.

3.2 吹熄過程中放熱量的變化對比

對于30%H2和90%H2兩個(gè)工況，計(jì)算36 ms 至火焰穩(wěn)定，計(jì)算穩(wěn)定之后，將當(dāng)量比從0.75 降低至0.2，當(dāng)量比改變時(shí)刻規(guī)定為0 ms.稀薄混合氣在3.7 s 之后到達(dá)鈍體出口，從開始吹熄計(jì)時(shí)起對整個(gè)燃燒區(qū)域的放熱率進(jìn)行體積積分，以穩(wěn)定燃燒時(shí)最大的放熱功率對吹熄過程的放熱功率進(jìn)行歸一，得到歸一的放熱功率隨時(shí)間的變化規(guī)律，如圖7.認(rèn)為當(dāng)熱釋放占比小于穩(wěn)定熱釋放40%時(shí)為吹熄，30%H2在接近11 ms 后吹熄，90%H2在接近8 ms 后吹熄.

圖7 放熱功率隨時(shí)間的變化規(guī)律Fig.7 Variation of exothermic power against time

鈍體火焰吹熄分為兩個(gè)階段，第1 階段稀薄混合氣還未對燃燒過程產(chǎn)生顯著影響，放熱量降低緩慢，火焰相對穩(wěn)定；第2 階段放熱量以相對較快的速率下降，放熱量下降速率的變化可以作為火焰吹熄的先兆信號.即接近6 ms 之后30%H2進(jìn)入第2 階段，即將吹熄；接近4 ms 之后90%H2進(jìn)入第2 階段火焰即將吹熄.對比低氫含量火焰和高氫含量火焰，30%H2吹熄過程總體較為平穩(wěn)，放熱量緩慢下降，在吹熄過程開始6 ms 之后，放熱量下降速率加快；摻氫90%之后，整個(gè)吹熄過程更為迅速，在吹熄過程開始4 ms 之后，放熱量開始迅速下降.由于當(dāng)量比降低至可燃極限以下，鈍體火焰放熱率的降低是造成吹熄的直接原因，高氫含量的鈍體火焰放熱率的下降比低氫含量火焰更為迅速，這與高比例摻氫之后火焰結(jié)構(gòu)的改變有很大的關(guān)系，根據(jù)上文對火焰結(jié)構(gòu)的分析，高氫含量的火焰高度非常低，火焰面面積小，在稀薄混合氣到達(dá)火焰面之后，由于放熱區(qū)域很小，整個(gè)燃燒區(qū)域放熱功率會(huì)驟減，而30%H2火焰的火焰高度高，火焰面面積大，稀薄混合氣對整個(gè)火焰面的影響并不直接，所以放熱量的降低有一個(gè)較為緩慢的過程，整個(gè)吹熄過程時(shí)間較長.

3.3 回流區(qū)中未燃?xì)怏w的影響

為了探究不同氫氣含量回流區(qū)中未燃?xì)怏w的影響，對鈍體火焰和一維火焰進(jìn)行了對比.圖8 為甲烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化.黑實(shí)線為CHEMKIN 計(jì)算當(dāng)量比0.75 的對應(yīng)氫氣含量工況的一維火焰中甲烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)與溫度的對應(yīng)關(guān)系，散點(diǎn)為兩工況鈍體火焰根部區(qū)域甲烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度的對應(yīng)分布，選取的區(qū)域?yàn)閨r/d|≤1，x/d≤2.5.0 ms 對應(yīng)了30%H2和90%H2的穩(wěn)定工況，其余為吹熄過程中甲烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)與溫度的對應(yīng)分布.對于穩(wěn)定工況，甲烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)與一維計(jì)算結(jié)果非常接近，表征著火焰穩(wěn)定在鈍體上，回流區(qū)中包含較少的未燃混合物.相反，在吹熄過程中，甲烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再分布在接近無拉伸結(jié)果附近，回流區(qū)中出現(xiàn)更多的未燃甲烷，這些未燃混合物在回流區(qū)中，將降低回流區(qū)的溫度，進(jìn)一步導(dǎo)致了熄火.

圖8 吹熄中CH4 質(zhì)量分?jǐn)?shù)散點(diǎn)圖隨溫度變化Fig.8 Variation of CH4 mass fraction scatter plot against temperature during blow-off

可以看出，兩工況算例進(jìn)入吹熄第2 階段之后，散點(diǎn)分布開始遠(yuǎn)離一維計(jì)算結(jié)果，這表示有更多的未燃甲烷進(jìn)入回流區(qū).當(dāng)30%H2進(jìn)入吹熄第2 階段之后(6 ms)，散點(diǎn)分布相比于90%H2進(jìn)入吹熄第2 階段有更大的概率遠(yuǎn)離一維計(jì)算結(jié)果，相對而言30%H2工況未燃混合氣有更大的概率進(jìn)入回流區(qū).當(dāng)兩工況接近吹熄時(shí)，散點(diǎn)分布已經(jīng)完全遠(yuǎn)離黑線，這一方面是由于未燃混合氣進(jìn)入回流區(qū)冷卻的影響，另一方面是因?yàn)楸疚牟捎媒档彤?dāng)量比的方式控制吹熄，使得在接近吹熄時(shí)，火焰根部區(qū)域的甲烷更接近于吹熄設(shè)定的當(dāng)量比0.2.

3.4 吹熄過程拉伸和放熱率的影響

為了進(jìn)一步分析高氫含量對吹熄過程的影響，對比了30%氫含量和90%氫含量兩個(gè)工況的吹熄過程.吹熄過程結(jié)果如圖9 所示.計(jì)算至穩(wěn)定后，將當(dāng)量比從0.75 變化至0.2，從變化當(dāng)量比之后開始計(jì)時(shí)，即0 ms，稀薄混合氣在3～4 ms 之后到達(dá)鈍體出口.30%H2火焰在6 ms 時(shí)，由于來流混合氣的影響，火焰根部出現(xiàn)變化，放熱率迅速降低，進(jìn)入吹熄第2階段.我們認(rèn)為放熱率小于穩(wěn)定燃燒最大放熱率40%時(shí)為熄火.30%H2火焰到12 ms 完全吹熄.以同樣的方式計(jì)算90%氫含量火焰的吹熄過程，在4 ms以后，火焰放熱率迅速下降，進(jìn)入吹熄第2 階段，在10 ms 完全吹熄.

30%H2鈍體火焰高度較高，吹熄過程中，新鮮混合氣回流使得回流區(qū)區(qū)域減小，火焰根部放熱率降低，隨后整個(gè)火焰面放熱率降低，出現(xiàn)局部熄火現(xiàn)象.所以30%H2鈍體火焰熄火的原因之一在于新鮮混合氣對回流區(qū)的降溫，使得回流區(qū)無法繼續(xù)起到穩(wěn)焰的作用，回流區(qū)區(qū)域反應(yīng)強(qiáng)度相應(yīng)降低，使得火焰根部放熱率急劇降低，在9 ms 時(shí)火焰根部出現(xiàn)局部熄火，直至完全吹熄.90%H2鈍體火焰的火焰高度低，整體放熱率比純甲烷高3 倍多，并且熱釋放區(qū)域集中，在來流稀薄混合氣到達(dá)火焰根部之后，整個(gè)火焰面放熱率降低迅速，但是火焰結(jié)構(gòu)并未出現(xiàn)非常大的變化.本文采用的增厚火焰燃燒模型由于對火焰面進(jìn)行了增厚(90%H2火焰面增厚系數(shù)為9)，所以并沒有成功捕捉90%H2火焰面的褶皺信息，但是依舊很好地還原了火焰高度張角等宏觀信息.在8 ms時(shí)，火焰高度升高為穩(wěn)定火焰的兩倍，放熱率繼續(xù)降低，直至火焰完全熄滅.

為進(jìn)一步研究放熱率的降低和拉伸作用對吹熄的協(xié)同影響，對拉伸率和放熱率進(jìn)行聯(lián)合概率密度分析.氫含量30%時(shí)，熄滅拉伸率為2 243，氫含量90%時(shí)，熄滅拉伸率為19 197.在本模擬中進(jìn)展變量為0.75 處可以很好地表征火焰面的位置，提取進(jìn)展變量為0.75 等值面上的放熱率和拉伸率，做概率密度分布，如圖9(上半部分為熱釋放率，下半部分為拉伸率和放熱率聯(lián)合概率密度).30%H2鈍體火焰熄滅拉伸率相對較低，可以看出，隨著時(shí)間推移，散點(diǎn)分布有一定概率在大于熄滅拉伸率區(qū)域，所以30%H2工況吹熄有一部分原因在于火焰抗拉伸能力較弱，火焰面上的拉伸率大于極限拉伸，而高氫含量鈍體火焰熄滅拉伸遠(yuǎn)大于火焰面處的拉伸率，所以高氫含量的火焰有很強(qiáng)的抗拉伸的能力.對于兩工況，放熱率都是明顯降低的，尤其是分別進(jìn)入吹熄過程的第2 階段之后.所以30%H2火焰吹熄是由于熱釋放率降低和拉伸作用的共同影響，而90%H2吹熄主要是由于放熱率降低引起，拉伸作用的影響不顯著.

圖9 吹熄過程Fig.9 Blow-off process

4 結(jié)論

本文基于OpenFOAM 使用增厚火焰模型計(jì)算了30%和90%摻氫甲烷鈍體火焰的吹熄過程，分析了宏觀火焰結(jié)構(gòu)以及放熱率和火焰拉伸的影響，結(jié)果表明高摻氫比能夠顯著改變火焰結(jié)構(gòu)，降低火焰高度，同時(shí)回流區(qū)的長度也會(huì)相應(yīng)降低，火焰張角由于摻氫之后增加了火焰?zhèn)鞑ニ俣榷龃?火焰宏觀的結(jié)構(gòu)變化對應(yīng)著熱釋放率的變化，模擬研究發(fā)現(xiàn)，無論是含氫量30%的火焰還是含氫90%的火焰，放熱率降低都是引起火焰吹熄的原因，由于30%H2火焰高度較高，熱釋放區(qū)域較大，在吹熄過程中，放熱率變化較為平緩，而90%H2火焰高度低，熱釋放區(qū)域小，在吹熄過程中放熱率下降迅速，整個(gè)吹熄過程用時(shí)更短.

放熱率降低速率的變化是火焰吹熄的先兆.此外，未燃混合物進(jìn)入回流區(qū)對火焰的冷卻作用在火焰吹熄中也起到了一定的影響.考慮熱釋放率降低和拉伸的協(xié)同影響，可以看出，30%H2火焰的吹熄是由于熱釋放率降低和強(qiáng)拉伸共同引起，而90%H2火焰抗拉伸能力強(qiáng)，吹熄主要是由于熱釋放率迅速降低引起.