不同環(huán)境氧濃度下聚甲氧基二甲醚(PODE)噴霧燃燒的羥基光譜分布及其反演重構(gòu)研究

張曉騰， 劉 威， 劉海峰， 鄭尊清， 明鎮(zhèn)洋， 崔雁清， 文銘升， 堯命發(fā)

天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300072

引 言

柴油機(jī)熱效率與排放控制之間存在著矛盾關(guān)系， 伴隨排放法規(guī)日益嚴(yán)苛， 實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)高效清潔燃燒迫在眉睫。 燃料特性優(yōu)化對(duì)于柴油機(jī)油氣混合和燃燒過程具有顯著影響， 采用清潔的替代燃料有助于在降低排放的同時(shí)保持較高的熱效率[1]。

聚甲氧基二甲醚(PODE)具有高十六烷值、 高含氧量等優(yōu)勢(shì)， 近年來(lái)被國(guó)內(nèi)外廣泛研究[2-3]。 Ma等[4]在一臺(tái)定容燃燒彈上利用OH自發(fā)光和激光誘導(dǎo)熾光法研究了PODE/柴油混合燃料的噴霧燃燒特性， 結(jié)果表明隨PODE摻混比增加， 火焰浮起長(zhǎng)度逐漸增加， 高碳煙區(qū)域向火焰中心移動(dòng)。 Liu等[5]進(jìn)行了柴油摻混PODE的火焰自發(fā)光研究， 結(jié)果表明在蒸發(fā)態(tài)下， 柴油摻混PODE可以減小液相噴霧貫穿距和噴霧錐角， 增加氣態(tài)燃油占比， 從而促進(jìn)油氣混合。

環(huán)境氧濃度對(duì)火焰結(jié)構(gòu)有很大影響， 也是控制燃燒反應(yīng)速率和污染物排放的重要參數(shù)。 Duan等[6]在一臺(tái)單缸柴油機(jī)上研究了EGR率對(duì)ABE(丙酮-乙醇-丁醇)/柴油混合燃料的燃燒和排放特性的影響， 結(jié)果表明隨EGR率提高， 缸內(nèi)壓力以及放熱率峰值， NOx排放均顯著降低， 但碳煙、 CO和HC排放增加。 提高進(jìn)氣氧濃度至大于21%的空氣體積比后， 可實(shí)現(xiàn)富氧燃燒， 有助于降低油氣當(dāng)量比， 提高燃燒反應(yīng)速率和燃燒火焰溫度， 促進(jìn)燃料的充分燃燒和有害排放的氧化。 Nidhi等[7]研究了進(jìn)氣富氧對(duì)火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放特性的影響， 結(jié)果表明在所有富氧工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率均顯著提高， 伴隨進(jìn)氣氧濃度增加， NOx排放逐漸增加， 但當(dāng)進(jìn)氣氧濃度提升至60.4%時(shí)， NOx排放顯著降低。 因此選擇合理的富氧濃度有助于實(shí)現(xiàn)碳煙和NOx排放的同時(shí)降低。 目前針對(duì)PODE的研究大多集中在空氣或低氧濃度的EGR條件， 缺乏富氧條件下的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 因此針對(duì)PODE開展富氧條件下的研究不僅可豐富PODE的基礎(chǔ)燃燒參數(shù)， 而且對(duì)指導(dǎo)含氧燃料富氧燃燒以及高原缺氧條件下的補(bǔ)氧燃燒均具有重要的理論和工程價(jià)值。

羥基作為高溫反應(yīng)的重要標(biāo)志， 利用羥基的自發(fā)光光譜測(cè)量可有效獲得火焰結(jié)構(gòu)， 燃燒反應(yīng)位置、 燃空當(dāng)量比以及熱釋放速率等重要信息[8-9]。 Nils等[10]在一臺(tái)光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)上利用PLIF和LII方法研究了碳煙后期的氧化歷程， 結(jié)果表明OH生成總量與碳煙生成總量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系， 且兩者分布區(qū)域也呈負(fù)相關(guān)。 目前常用的羥基自發(fā)光光譜測(cè)試方法， 直接用高速相機(jī)加波段濾光片， 相較PLIF的OH測(cè)試方法更簡(jiǎn)單， 但是高速相機(jī)采集的是沿視線路徑和時(shí)間累加的羥基自發(fā)光光譜強(qiáng)度積分值來(lái)分析羥基分布， 無(wú)法進(jìn)一步準(zhǔn)確給出各點(diǎn)位真實(shí)的羥基分布。 因此， 有必要通過不同的反演算法將羥基自發(fā)光光譜強(qiáng)度由積分值反演為點(diǎn)位值。

因此， 在一臺(tái)光學(xué)定容燃燒彈上， 首先利用羥基的自發(fā)光譜測(cè)量， 研究了寬環(huán)境氧濃度變化(15%～80%)對(duì)PODE噴霧火焰浮起長(zhǎng)度的影響， 進(jìn)一步利用阿貝爾逆變換方法將羥基自發(fā)光光譜強(qiáng)度由積分值反演為點(diǎn)位值， 研究了富氧條件下(40%～80%)氧濃度變化對(duì)PODE噴霧羥基分布的影響。 這對(duì)闡明PODE寬氧濃度下的燃燒特性， 指導(dǎo)PODE在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的高效清潔燃燒具有重要的理論和工程價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 定容燃燒彈實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)在一臺(tái)光學(xué)可視化的定容燃燒彈上進(jìn)行， 如圖1所示， 光學(xué)裝置可見容積為12 L， 四周設(shè)置四個(gè)相互垂直的光學(xué)視窗， 視窗采用JGS1高紫外石英材料， 有效可視直徑為100 mm。 窗口下部腔體內(nèi)壁纏繞大量電阻絲， 用于對(duì)裝置內(nèi)氣體加熱， 最高可達(dá)900 K。 腔體頂部中心設(shè)有直徑為0.14 mm的單孔噴油器， 豎直向下噴射。 腔體底部設(shè)有進(jìn)/排氣口， 通過高壓氣瓶對(duì)裝置內(nèi)部充放氣以設(shè)定環(huán)境壓力， 最高可達(dá)6 MPa。

圖1 定容燃燒彈實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

通過布置在噴油器下方軸向距離為10， 50和90 mm的三個(gè)熱電偶測(cè)定裝置內(nèi)溫度， 試驗(yàn)時(shí)若三者溫差均小于20 K， 則將中間熱電偶溫度作為環(huán)境溫度。 采用Bosch高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)， 噴射壓力最高可達(dá)160 MPa， 噴油參數(shù)由常州易控ECTEK軟件實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)電控， 燃油噴射信號(hào)同時(shí)觸發(fā)一臺(tái)DG535延時(shí)觸發(fā)器， 以實(shí)現(xiàn)圖像采集設(shè)備在燃油噴射時(shí)刻同步拍攝。 圖像采集采用Andor公司生產(chǎn)的DH734i-18F-03型號(hào)ICCD相機(jī)， 配備焦距為100 mm的紫外鏡頭XY-100。

1.2 實(shí)驗(yàn)燃料

采用青島同傳石化工程公司生產(chǎn)的PODE燃料， 其中所含PODE3， PODE4， PODE5， PODE6的質(zhì)量比例分別為44.8%， 28.24%， 17.09%和9.87%， PODE和柴油的主要理化特性如表1所示。

表1 PODE和柴油的理化性質(zhì)

1.3 方法

羥基是高溫反應(yīng)的標(biāo)志， 其自發(fā)光在310 nm波長(zhǎng)附近存在明顯譜峰[1]。 因此在ICCD鏡頭前加裝一個(gè)中心波長(zhǎng)為310 nm， 最大半寬為10 nm的濾光片以拍攝沿光程和時(shí)間累加積分的羥基自發(fā)光光譜。 同時(shí)， 采用Maes等[11]提出的方法定義火焰浮起長(zhǎng)度： 將拍攝得到的羥基自發(fā)光光譜圖像沿噴霧軸線分為兩部分， 分別計(jì)算兩部分圖像中強(qiáng)度大于像素點(diǎn)最大強(qiáng)度10%的首個(gè)像素點(diǎn)距噴嘴的軸向距離， 取兩者平均值作為該圖像的火焰浮起長(zhǎng)度。 利用阿貝爾逆變換方法實(shí)現(xiàn)羥基自發(fā)光光譜強(qiáng)度從積分值到點(diǎn)位值的反演， 阿貝爾逆變換示意圖如圖2所示。 本研究中的噴霧火焰被視為一個(gè)以噴嘴噴油方向?yàn)閷?duì)稱軸且光學(xué)厚度足夠薄的圓錐體， 因此可以忽略在視線路徑上光譜信號(hào)強(qiáng)度的衰減， 認(rèn)為光信號(hào)在火焰不同高度橫截面中的相同徑向位置保持一致， 從而滿足阿貝爾逆變換方法的應(yīng)用前提。

圖2 阿貝爾逆變換示意圖

通過ICCD相機(jī)拍攝得到點(diǎn)A′處的光譜信號(hào)強(qiáng)度積分值， 記為I(y)， 即

(1)

式(1)中，ε(r)表示距圓心徑向長(zhǎng)度為r處的光譜信號(hào)強(qiáng)度點(diǎn)位值， 由勾股定理可知，r2=x2+y2， 代入式(1)， 可得

(2)

式(2)中，R為火焰半徑， 對(duì)式(2)進(jìn)行求解， 可得阿貝爾逆變換式

(3)

式(3)無(wú)法直接應(yīng)用， 首先徑向上的光譜信號(hào)強(qiáng)度并不連續(xù)， 因此無(wú)法求得其解析解， 其次噪聲干擾經(jīng)微分處理后會(huì)急劇放大， 極大影響反演精度。 因此， 采用直接求解式(2)的Onion-Peeling (OP) 方法和簡(jiǎn)化處理式(3)的Abel Three Point (ATP) 方法反演光譜信號(hào)強(qiáng)度點(diǎn)位值。

OP方法示意圖如圖3所示。 該方法將火焰橫截面劃分為1個(gè)圓和N個(gè)圓環(huán)， 其中圓環(huán)的寬度和圓的直徑均為d， 假設(shè)光譜強(qiáng)度點(diǎn)位值ε(r)在每個(gè)圓或圓環(huán)內(nèi)為定值， 則式(2)可化為

(4)

式(4)中，i=0, 1, …,N，j=i,i+1, …,N,yi=id，rj=jd。

圖3 Onion-Peeling方法示意圖

將式(4)按不同i值即不同縱向位置展開， 可將阿貝爾逆變換問題轉(zhuǎn)換為求解線性方程組

AOPx=b

(5)

式(5)中，bT={I(y0),I(y1),I(y2), …,I(yN)}， 表示不同縱向位置的光譜強(qiáng)度積分值，xT={ε(r0),ε(r1),ε(r2), …,ε(rN)}， 表示不同徑向位置的光譜強(qiáng)度點(diǎn)位值，AOP是尺寸為N×N的幾何關(guān)系矩陣。

(6)

將式(6)按不同徑向位置展開， 可將阿貝爾逆變換問題轉(zhuǎn)換為求解類似的線性方程組， 即

x=DATPb

(7)

具體實(shí)驗(yàn)條件如表2所示， 環(huán)境溫度800 K， 環(huán)境壓力4 MPa， 噴油壓力100 MPa， 氣瓶中的氮氧混合氣是以指定比例預(yù)先制備好的， 其中氧氣體積分?jǐn)?shù)誤差小于0.5%。 火焰浮起長(zhǎng)度測(cè)量時(shí)， ICCD曝光時(shí)間為3 ms， 拍攝延遲為3.5 ms， 以確保PODE噴霧火焰進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)； 研究羥基分布時(shí)， ICCD曝光時(shí)間為20 μs， 按時(shí)間順序設(shè)置了對(duì)應(yīng)火焰發(fā)展和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的三個(gè)拍攝延遲， 并隨氧氣濃度變化調(diào)整具體拍攝時(shí)刻， ICCD增益均為200。 進(jìn)行5次重復(fù)實(shí)驗(yàn)， 以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表2 實(shí)驗(yàn)條件

2 阿貝爾逆變換方法的模擬驗(yàn)證

在利用OP方法或ATP方法求解線性方程組時(shí)， 若系數(shù)矩陣尺寸過大， 矩陣病態(tài)會(huì)十分嚴(yán)重， 即環(huán)境中產(chǎn)生微小噪聲干擾， 待求量x的值就會(huì)發(fā)生急劇變化。 相關(guān)研究已經(jīng)證明， Tikhonov正則化方法可有效降低矩陣的病態(tài)特性[12]。 為了定量地評(píng)價(jià)Tikhonov正則化方法， 構(gòu)造了模擬噴霧火焰橫截面沿徑向的兩種已知的典型輻射強(qiáng)度分布函數(shù)-單峰和雙峰分布(對(duì)應(yīng)火焰底部和尖端)， 如式(8)和式(9)所示

ε1(r)=3(1-r2)2

(8)

(9)

(10)

I2(y)=12(1-y2)3/2-8(1-y2)5/2

(11)

將阿貝爾積分函數(shù)I1(y)和I2(y)在定義域內(nèi)20等分， 并分別以函數(shù)各位置數(shù)值為基準(zhǔn)添加增幅為2%的隨機(jī)噪聲， 利用OP和ATP以及耦合Tikhonov正則化的OP-Tik和ATP-Tik方法進(jìn)行點(diǎn)位值的反演， 并與真實(shí)值比較， 結(jié)果如圖4所示。

圖4 考慮噪聲時(shí)的阿貝爾逆變換結(jié)果

進(jìn)一步計(jì)算四種方法的反演結(jié)果均方根誤差， 取100次重復(fù)計(jì)算平均值作為最終結(jié)果， 如表3所示。

表3 不同阿貝爾逆變換方法的均方根誤差平均值

由圖4和表3可知， 耦合Tikhonov正則化后， OP和ATP方法的反演精度均有所提高， 四種方法反演準(zhǔn)確性排序依次為： ATP-Tik>OP-Tik>ATP>OP。 因此， 本文采用ATP-Tik方法進(jìn)行羥基自發(fā)光光譜強(qiáng)度點(diǎn)位值的反演。

3 結(jié)果與討論

3.1 氧氣濃度對(duì)于PODE噴霧火焰浮起長(zhǎng)度的影響

圖5是不同氧氣濃度下PODE噴霧火焰達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)沿光程和時(shí)間積分的羥基自發(fā)光光譜的二維成像結(jié)果。 火焰浮起長(zhǎng)度如圖中白色虛線所示， 噴嘴位于每幅圖左側(cè)中心處， 如圖中綠色圓點(diǎn)所示。

圖5 不同氧氣濃度下PODE噴霧火焰在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下沿光程和時(shí)間積分的羥基自發(fā)光光譜結(jié)果

圖6為PODE噴霧火焰在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下火焰浮起長(zhǎng)度隨氧氣濃度變化圖， 并與天津大學(xué)易文韜在相同試驗(yàn)條件下的柴油結(jié)果進(jìn)行對(duì)比[13]。 由圖可知， 在氧氣濃度為15%時(shí)， PODE噴霧火焰的浮起長(zhǎng)度為48.2 mm， 伴隨氧氣濃度逐漸提升至40%， 火焰浮起長(zhǎng)度迅速縮短， 氧氣濃度繼續(xù)提升， 火焰浮起長(zhǎng)度下降幅度逐漸變緩， 直至基本不變。 在氧氣濃度為21%， 40%， 60%和80%時(shí)， PODE噴霧火焰的浮起長(zhǎng)度分別縮短至32.7， 9.3， 4.5和4.2 mm。

圖6 PODE和柴油[13]噴霧火焰浮起

由圖5和圖6可知， 當(dāng)氧氣濃度由15%逐漸提高到60%時(shí)， 一方面由于噴嘴附近卷吸進(jìn)入噴霧中的氧氣量增多， PODE噴霧與氧氣混合更為充分， 使得燃燒反應(yīng)更加迅速劇烈， 溫度較高的CH3， CH3O和CH2O等預(yù)混燃燒產(chǎn)物會(huì)產(chǎn)生O， HO， HO2和H等自由基， 進(jìn)而促進(jìn)反應(yīng)物的自燃。 另一方面氧氣濃度的提高也使環(huán)境氣體密度增加， 提高了噴霧周圍氣體的分子動(dòng)量， 火焰擴(kuò)散燃燒薄層處湍流運(yùn)動(dòng)不斷加劇， 加速了脫氫加氧等低溫化學(xué)反應(yīng)， 促進(jìn)滿足著火條件的可燃混合物的形成。 因此， 提高氧濃度可以改善PODE噴霧的蒸發(fā)混合， 促進(jìn)適宜著火的熱力學(xué)條件的形成， 進(jìn)而提高著火穩(wěn)定性， 縮短火焰浮起長(zhǎng)度。 火焰浮起長(zhǎng)度的縮短有利于縮短火焰貫穿距， 避免柴油機(jī)工作過程中由于火焰撞壁而造成的傳熱損失和淬火等現(xiàn)象， 從而提高柴油機(jī)的熱效率并改善污染物排放[14]。 當(dāng)氧氣濃度由60%繼續(xù)提升至80%時(shí)， 火焰浮起長(zhǎng)度基本不變。 主要原因是此時(shí)燃料燃燒不再由氧氣的擴(kuò)散速率所主導(dǎo)， 汽化燃料生成速率有限， 制約可燃混合物的供給； 靠近噴嘴處的燃料噴射速度相對(duì)較高， 噴霧對(duì)流流動(dòng)較強(qiáng)； 局部溫度相對(duì)較低， 不能及時(shí)加熱反應(yīng)物等因素共同導(dǎo)致了火焰浮起長(zhǎng)度不再縮短。

對(duì)比圖6中PODE和柴油的火焰浮起長(zhǎng)度結(jié)果， 可看到在相同氧氣濃度下， 柴油的火焰浮起長(zhǎng)度明顯大于PODE。 主要是因?yàn)镻ODE的十六烷值相對(duì)較高， 其自燃著火溫度較低， 另外， 由于PODE的密度較大導(dǎo)致其燃料液體更快地霧化和蒸發(fā)， 以及初餾點(diǎn)較低所導(dǎo)致的汽化燃料生成速率較高等原因也促使了PODE的火焰浮起長(zhǎng)度縮短。

3.2 氧氣濃度對(duì)PODE噴霧火焰羥基分布的影響

圖7是不同氧氣濃度下的PODE噴霧火焰圖像， 為方便觀察， 利用matlab軟件將拍攝得到的羥基自發(fā)光光譜真彩圖轉(zhuǎn)換為偽色圖， 對(duì)多次試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行平均并進(jìn)行歸一化后得到僅包含羥基自發(fā)光光譜亮度信息的平均偽色圖。 圖7中還給出了不同氧氣濃度下相同時(shí)刻的火焰自發(fā)光圖像， 筆者先前研究已證實(shí)PODE的火焰自發(fā)光主要為CO氧化化學(xué)發(fā)光[15]。

圖7表明， 隨氧氣濃度增加， 由噴霧外圍擴(kuò)散火焰薄層進(jìn)入燃燒區(qū)域的氧氣量有所增加， 燃燒反應(yīng)速率增大， 高溫反應(yīng)更加劇烈， 生成大量OH， 從而導(dǎo)致火焰自發(fā)光和羥基自發(fā)光中的高光強(qiáng)區(qū)域占比逐漸增加， 同時(shí)火焰內(nèi)部的中間燃燒產(chǎn)物遷移至火焰外側(cè)高溫濃OH區(qū)域充分氧化的距離變短， 因此兩者的分布區(qū)域逐漸變窄。 在氧氣濃度不高于21%時(shí)， 較長(zhǎng)的火焰浮起長(zhǎng)度使得燃料與空氣預(yù)混更加充分， 但是由于缺氧制約了下游擴(kuò)散燃燒的進(jìn)行， 導(dǎo)致預(yù)混燃燒比較高， 因此火焰自發(fā)光的高光強(qiáng)區(qū)域主要集中在上游； 而羥基自發(fā)光的高光強(qiáng)區(qū)域則主要集中在中下游， 主要是因?yàn)轭A(yù)混反應(yīng)區(qū)是高溫反應(yīng)起點(diǎn)， 此處局部溫度和羥基生成量還未得到充分提高， 而噴霧下游燃燒反應(yīng)較充分， 羥基得以在此逐漸積累， 使得半球形火焰頭部羥基自發(fā)光強(qiáng)度較高。 當(dāng)氧氣濃度由40%繼續(xù)增加時(shí)， 羥基自發(fā)光在火焰中的分布更加均勻， 此時(shí)火焰上游也出現(xiàn)較強(qiáng)的羥基自發(fā)光， 主要是由于富氧條件下PODE噴霧燃燒更加充分劇烈， 高溫放熱貫穿于整個(gè)燃燒過程。 火焰中下游由CO氧化化學(xué)發(fā)光所導(dǎo)致的火焰自發(fā)光高光強(qiáng)區(qū)域和羥基自發(fā)光高光強(qiáng)區(qū)域近乎重合， 主要是由于在PODE噴霧燃燒過程中， 來(lái)自上游的CH2O在OH的作用下生成大量CO并向中下游遷移， 在火焰中下游區(qū)域， 進(jìn)行著CO+OH=CO2+H為主的反應(yīng)[16]。

由于圖7中羥基自發(fā)光強(qiáng)度是沿視線路徑和時(shí)間累加的積分值， 即沿火焰橫截面垂直方向的羥基自發(fā)光強(qiáng)度的疊加， 無(wú)法進(jìn)一步給出火焰橫截面上各位置準(zhǔn)確的羥基自發(fā)光強(qiáng)度， 因此使用ATP-Tik方法進(jìn)行點(diǎn)位值反演。 圖8是使用ATP-Tik方法計(jì)算得到的富氧條件下的PODE噴霧火焰羥基自發(fā)光光譜的阿貝爾逆變換結(jié)果圖。 由于距噴嘴軸向距離60 mm位置后燃燒趨于結(jié)束， 羥基自發(fā)光光譜強(qiáng)度迅速降低， 因此圖中只顯示了0～60 mm區(qū)間內(nèi)的火焰高溫反應(yīng)區(qū)域。

圖8表明， 富氧條件下PODE噴霧火焰中的羥基主要分布在噴霧邊緣擴(kuò)散火焰薄層中， 而火焰中心軸線處則幾乎沒有羥基的分布。 由于預(yù)混反應(yīng)區(qū)下游附近局部溫度變化最為顯著， 羥基自發(fā)光光譜強(qiáng)度在該處達(dá)到最大值， 此處主要發(fā)生CH2O+OH=HCO+H2O， HCO+O2=CO+HO2， CO+OH=CO2+H等劇烈燃燒反應(yīng)。 伴隨氧氣濃度增加， 羥基自發(fā)光光譜高強(qiáng)度區(qū)域逐漸向火焰中上游區(qū)域遷移， 并且其分布表現(xiàn)為軸向上更短， 徑向上更窄， 尤其是在3.0 ms時(shí)刻火焰達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)， 相較于40%氧氣濃度條件， PODE噴霧火焰在60%和80%氧氣濃度下達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)火焰中下游的羥基自發(fā)光光譜強(qiáng)度明顯減弱， 表明高的環(huán)境氧濃度下噴霧上游的燃油高濃度區(qū)域更快的參與到劇烈的燃燒反應(yīng)中。

圖7 不同氧氣濃度下的PODE噴霧火焰圖像

圖8 富氧條件下PODE噴霧火焰羥基自發(fā)光光譜的

4 結(jié) 論

(1)伴隨氧氣濃度由15%增加至40%， PODE火焰浮起長(zhǎng)度迅速縮短， 而氧氣濃度進(jìn)一步增加至80%， 火焰浮起長(zhǎng)度下降趨勢(shì)逐漸變緩， 直至基本不變； 在氧氣濃度為21%， 40%， 60%和80%時(shí)， PODE噴霧火焰的浮起長(zhǎng)度分別縮短至32.7， 9.3， 4.5和4.2 mm； 相同氧氣濃度條件下， PODE的火焰浮起長(zhǎng)度顯著小于柴油。

(2)阿貝爾逆變換方法耦合Tikhonov正則化后可有效降低矩陣的病態(tài)特性， 實(shí)現(xiàn)輻射強(qiáng)度分布函數(shù)由積分值到點(diǎn)位值的精確反演， 其中以ATP-Tik方法的反演精度最高。

(3)反演后的羥基光譜分布特征表面， 富氧條件下PODE羥基自發(fā)光光譜高強(qiáng)度區(qū)域主要集中于噴霧邊緣擴(kuò)散火焰薄層中； 同時(shí)， 局部溫度的顯著提升使得羥基自發(fā)光光譜強(qiáng)度在預(yù)混反應(yīng)區(qū)下游附近達(dá)到最大； 羥基自發(fā)光光譜高強(qiáng)度區(qū)域隨氧氣濃度增加逐漸向火焰中上游區(qū)域遷移， 并且其分布表現(xiàn)為軸向上更短， 徑向上更窄； 在火焰達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)， 相較40%氧氣濃度條件， 60%和80%氧氣濃度下的羥基自發(fā)光光譜強(qiáng)度在火焰中下游明顯減弱。