徐一博，暴秀超，左子農(nóng)，孔令安，鄧 浪，胡 波

（西華大學(xué) 汽車與交通學(xué)院，成都 610039）

0 概述

隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，能源緊缺問題與環(huán)境保護(hù)問題日漸凸顯，替代燃料的研究逐漸受到越來越多的關(guān)注［1］。研究人員迫切需要找到能提升內(nèi)燃機(jī)熱效率及減少內(nèi)燃機(jī)排放污染的替代燃料。氫氣因其點(diǎn)火能量低、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤旌透邿嶂档奶攸c(diǎn)一直被認(rèn)為是具有巨大潛力的清潔能源［2］。但是氫氣被用作單一燃料時(shí)常出現(xiàn)異常燃燒的問題，此外因?yàn)轶w積熱值低及在生產(chǎn)運(yùn)輸中的危險(xiǎn)性，氫氣作為單一燃料應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)上還需克服許多困難［3］。將氫氣作為輔助燃料能夠在改善汽油燃燒性能的同時(shí)避免以上問題［4］。

近些年來，研究人員逐漸開始在汽油中加入氫氣研究其對內(nèi)燃機(jī)熱效率的影響。文獻(xiàn)［5］中通過內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的電力來驅(qū)動(dòng)電解水裝置獲得氫氣，將氫氣引入發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒，發(fā)現(xiàn)在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)加入氫氣可減少燃油消耗量。文獻(xiàn)［6］中發(fā)現(xiàn)氫氣的加入改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程，使得指示功率增加，指示熱效率提高。此外氫氣的加入會(huì)減少汽油機(jī)碳?xì)浠衔铮℉C）、CO 排放，但會(huì)增加NOx排放［7］。文獻(xiàn)［8］中發(fā)現(xiàn)可以通過改變氫氣噴射方式降低NOx排放。文獻(xiàn)［9］中發(fā)現(xiàn)通過改變噴氫時(shí)刻可以改善摻氫汽油機(jī)的燃燒性能。這些研究表明燃用汽油和氫氣混合燃料對發(fā)動(dòng)機(jī)性能有正面影響，但為了進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和排放，還需對其燃燒特性進(jìn)行研究。

氫氣作為一種可清潔能源具有巨大的發(fā)展前景和良好的經(jīng)濟(jì)效益。一直以來都有氫氣燃燒特性方面的研究。文獻(xiàn)［10］中研究了H2—N2—空氣火焰的層流燃燒速度隨H2、N2物質(zhì)的量的比（記為H2/N2比）的變化，發(fā)現(xiàn)H2/N2比越高則層流燃燒速度越快。文獻(xiàn)［11］中通過定容燃燒系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)隨著摻氫比的提高，H2—CO—空氣混合氣層流燃燒速度呈非線性增加趨勢。文獻(xiàn)［12］中通過數(shù)值模擬方法對氫氣非預(yù)混燃燒流場進(jìn)行了精細(xì)地預(yù)測。除此之外文獻(xiàn)［13］中還研究了H2的加入對CH4、CO2混合物燃燒的影響，結(jié)果表明隨著H2濃度的提高，層流燃燒速度逐漸增加，而且在更高當(dāng)量比處出現(xiàn)最大燃燒速度，層流燃燒速度在當(dāng)量比為1.8 時(shí)達(dá)到最大。

在汽油中加入氫氣是目前減少汽車排放問題同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益的良好方案。因汽油成分復(fù)雜，研究人員常使用汽油的替代燃料（如異辛烷、基礎(chǔ)燃料（primary reference fuel，PRF）、汽油表征燃料（toluene reference fuel，TRF）等）與氫氣混合進(jìn)行燃燒試驗(yàn)的研究［14-15］。文獻(xiàn)［16］中研究不同的氫氣添加量對異辛烷—氧氣層流預(yù)混火焰特性和燃燒污染物的影響，結(jié)果表明：H2的添加可以抑制異辛烷火焰中間產(chǎn)物的生成。文獻(xiàn)［17］中使用高速攝影機(jī)與定容燃燒試驗(yàn)系統(tǒng)對TRF 與氫氣的預(yù)混燃料燃燒進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著氫氣的增加，火焰?zhèn)鞑ニ俣纫苍黾?；在?dāng)量比小于1.0 時(shí)拉伸對火焰?zhèn)鞑ニ俣扔绊戄^大；添加氫氣能有效提高TRF 的火焰速度。文獻(xiàn)［18］中利用改進(jìn)的反應(yīng)機(jī)理和試驗(yàn)分析了氫氣對TRF—空氣火焰特性的影響，結(jié)果表明氫氣的適度添加能提高汽油的層流燃燒速度。以往的研究與實(shí)踐表明汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中加入氫氣對發(fā)動(dòng)機(jī)的改造成本很低，氫氣作為添加燃料具有很大的潛力［19］。

以往對汽油—?dú)錃馊紵匦缘难芯恳恢辈捎锰娲剂?，試?yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果與汽油相比存在差異，因此本文中采用商用92 號汽油與氫氣摻燒。通過高速紋影圖像采集系統(tǒng)與定容燃燒試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行汽油和氫氣混合燃料的預(yù)混層流燃燒特性試驗(yàn)研究，通過改變當(dāng)量比、初始壓力、氫氣占比對燃燒特性參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)地分析，并總結(jié)其規(guī)律。采用商品汽油與氫氣摻混更具真實(shí)性，對汽油氫氣摻混燃料的理論研究為其實(shí)際應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，為通過汽油摻混氫氣達(dá)到減少碳排放的研究提供了理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

定容燃燒試驗(yàn)系統(tǒng)由定容燃燒彈彈體、進(jìn)排氣系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、紋影攝像系統(tǒng)、控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。

定容燃燒彈彈體為內(nèi)徑350 mm 的不銹鋼球體，總?cè)莘e約為22.4 L，最大工作壓力為4 MPa。試驗(yàn)時(shí)根據(jù)分壓法原理，首先將液體燃料經(jīng)蒸發(fā)系統(tǒng)以蒸氣狀態(tài)充入，之后充入氣態(tài)燃料與空氣。試驗(yàn)初始溫度為400 K，以保證燃料完全蒸發(fā)。通過控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火與高速紋影圖像采集系統(tǒng)同步觸發(fā)。試驗(yàn)裝置示意圖如圖1所示，試驗(yàn)條件如表1所示。汽油氫氣混合燃料空燃比存在誤差，誤差主要來源于空氣中氧氣的濃度差異與壓力表精度讀數(shù)差異，誤差在2% 左右。

表1 試驗(yàn)條件

圖1 試驗(yàn)裝置圖

點(diǎn)火線圈型號為Leonelecl—17A05；壓力變送器型號為HC—802；高速攝像機(jī)型號為美國TRI 公司生產(chǎn)的Phantom V7.3；配氣系統(tǒng)采用高精度負(fù)壓檢測壓力表，其型號為DPA01M—P，精度為0.1 kPa；高壓表采用智能數(shù)字壓力表，其型號為Meokon—MD—S200。

1.2 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)通過紋影法和定容燃燒試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了火焰?zhèn)鞑ミ^程的可視化。通過使用MATLAB 處理原始火焰圖像得到火焰半徑等參數(shù)，圖2為原始圖像處理流程。對原始火焰圖像進(jìn)行差幀運(yùn)算與線性差值得到火焰圖片完整輪廓，利用圖像取反并與原圖灰度化相加得到完整的燃燒火焰。在火焰發(fā)展初期由于受到點(diǎn)火能量的影響，分析結(jié)果偏差較大，經(jīng)研究證明當(dāng)火焰半徑大于6 mm 時(shí)，點(diǎn)火能量的影響可以忽略［20］。在火焰發(fā)展后期出現(xiàn)明顯的自加速現(xiàn)象，這時(shí)火焰已經(jīng)不處于層流燃燒階段。因此，本次試驗(yàn)在層流燃燒特性參數(shù)計(jì)算時(shí)的火焰半徑范圍為6 mm～30 mm，且未出現(xiàn)火焰自加速時(shí)的燃燒階段。

圖2 圖像處理流程圖

當(dāng)量比φ由式（1）定義。

式中，F(xiàn)為燃料的質(zhì)量；A為空氣的質(zhì)量；F/A為實(shí)際燃空比；（F/A）st為理論完全燃燒的化學(xué)當(dāng)量燃空比。

摻氫比ψ由式（2）定義。

式中，nH2為氫氣物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；ngas為汽油物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。

拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n可以通過式（3）計(jì)算。

式中，r為火焰半徑；t為時(shí)間。

火焰拉伸速率α通過式（4）計(jì)算。

在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，早期火焰鋒面近似球形擴(kuò)張，由經(jīng)典馬克斯坦長度理論，拉伸率與拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣瘸尸F(xiàn)線性關(guān)系，如式（5）所示。

式中，Sl為無拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣龋籐b為馬克斯坦長度。

層流燃燒速度ul可由火焰前鋒面的質(zhì)量守恒計(jì)算得到，如式（6）所示。

式中，ρb為已燃區(qū)氣體密度；ρu為未燃區(qū)氣體密度。

密度比σ的定義見式（7）。

火焰不穩(wěn)定性主要受流體動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性、不等擴(kuò)散不穩(wěn)定性和浮力不穩(wěn)定性影響［21］。浮力不穩(wěn)定性通常在火焰速度較小且燃燒極限或燃燒總體積足夠大時(shí)發(fā)生。有效劉易斯數(shù)Le反映了不等擴(kuò)散影響，計(jì)算公式如式（8）所示。

式中，DT為熱擴(kuò)散系數(shù)；Dm為不足反應(yīng)物的質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)。

熱擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算公式見式（9）。

式中，λ為導(dǎo)熱系數(shù)；cp為比定壓熱容。

混合有效劉易斯數(shù)Leeff計(jì)算基于體積加權(quán)法，計(jì)算公式見式（10）。

式中，xi為第i種體積分?jǐn)?shù)；Lei為對應(yīng)第i種的有效劉易斯數(shù)。

流體動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性主要由火焰厚度和密度比表征。其中火焰厚度δ的計(jì)算公式見式（11）。

2 結(jié)果與討論

2.1 層流燃燒速度

圖3為不同摻氫比下層流燃燒速度隨當(dāng)量比的變化。在當(dāng)量比相同的情況下，層流燃燒速度隨摻氫比的提高逐漸增大。摻氫比為5%、25%、50%、75%、100%，當(dāng)量比φ為1.0 時(shí)的層流燃燒速度較純汽油層流燃燒速度分別提高了8%、52%、157%、299%、486%。這是因?yàn)闅錃庀啾绕途哂懈斓幕鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣?。在相同摻氫比下，層流燃燒速度隨當(dāng)量比的增加先增大后減小。隨著摻氫比的增大，層流燃燒速度峰值向高當(dāng)量比區(qū)域移動(dòng)。當(dāng)量比在0.7～1.6 范圍內(nèi)的試驗(yàn)條件下?lián)綒浔冗_(dá)到100% 時(shí)層流燃燒速度隨著當(dāng)量比的增大一直增加。氫氣層流燃燒速度在當(dāng)量比為1.8 時(shí)達(dá)到最大［13］，隨著摻氫比的提高，氫氣逐漸主導(dǎo)了混合燃料的燃燒。

圖3 不同摻氫比下層流燃燒速度隨當(dāng)量比的變化

圖4為摻氫比為50%時(shí)不同初始壓力下層流燃燒速度隨當(dāng)量比的變化。隨著壓力的提高，層流燃燒速度降低，并且隨著當(dāng)量比增加，下降的趨勢更加明顯。當(dāng)量比φ為0.7 時(shí)，初始壓力0.10 MPa、0.15 MPa 下的層流燃燒速度較0.20 MPa 工況下的層流燃燒速度分別提高了28%和20%。當(dāng)量比φ為1.4 時(shí)，初始壓力0.10 MPa、0.15 MPa 下的層流燃燒速度較0.20 MPa工況下的層流燃燒速度分別提高了38%和25%。

圖4 摻氫比為50%時(shí)不同初始壓力下層流燃燒速度隨當(dāng)量比的變化

不同當(dāng)量比和摻氫比下的火焰圖像如圖5～圖7所示。選擇當(dāng)量比0.8、1.0 和1.2 的火焰圖片分別代表較低當(dāng)量比、化學(xué)計(jì)量比和較高當(dāng)量比的火焰發(fā)展情況進(jìn)行分析討論。從圖中可以看出，隨著摻氫比的提高，火焰速度明顯加快。相同摻氫比時(shí)隨著當(dāng)量比的提高火焰速度也明顯加快。當(dāng)量比φ為1.2 時(shí)的火焰半徑明顯大于當(dāng)量比φ為0.8 和1.0時(shí)的火焰半徑。

圖5 當(dāng)量比0.8 時(shí)不同時(shí)間和摻氫比下的火焰圖像

圖6 當(dāng)量比1.0 時(shí)不同時(shí)間和摻氫比下的火焰圖像

圖7 當(dāng)量比1.2 時(shí)不同時(shí)間和摻氫比下的火焰圖像

2.2 馬克斯坦長度

馬克斯坦長度是研究火焰?zhèn)鞑ミ^程的重要參數(shù)，量化了火焰速度對拉伸速率的響應(yīng)，反映了火焰穩(wěn)定性［22］。當(dāng)馬克斯坦長度為正時(shí)火焰拉伸會(huì)使火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档?，?dāng)馬克斯坦長度為負(fù)時(shí)火焰拉伸對火焰?zhèn)鞑ニ俣扔写龠M(jìn)作用。圖8為摻氫比為0%、5%、25% 時(shí)馬克斯坦長度隨當(dāng)量比的變化。由圖8可知，馬克斯坦長度隨當(dāng)量比的增加而下降，隨著摻氫比的提高，馬克斯坦長度隨當(dāng)量比提高而減小的趨勢逐漸變緩。在摻氫比大于等于50% 時(shí)，馬克斯坦長度隨當(dāng)量比的提高逐漸增大。在較低濃度（φ≤0.9）時(shí)，氫氣的添加降低了馬克斯坦長度，使得火焰不穩(wěn)定性增強(qiáng)；而在較高濃度（φ≥1.2）時(shí)，氫氣的添加提高了馬克斯坦長度，使得火焰穩(wěn)定性增強(qiáng)。這些都表明隨著氫氣的加入，火焰的不穩(wěn)定性逐步由汽油的變化趨勢向氫氣的變化趨勢過渡。

圖8 不同摻氫比下馬克斯坦長度隨當(dāng)量比的變化

圖9為摻氫比為50% 時(shí)不同初始壓力對馬克斯坦長度的影響。在摻氫比為50% 時(shí)，隨著當(dāng)量比的提高，馬克斯坦長度增加，隨著壓力的增加，馬克斯坦長度減小。當(dāng)量比在0.7～1.6 范圍內(nèi)時(shí)，初始壓力為0.1 MPa 時(shí)的馬克斯坦長度最大，初始壓力為0.2 MPa 時(shí)的馬克斯坦長度最小。這表明隨著初始壓力的升高，馬克斯坦長度減小，火焰不穩(wěn)定性增強(qiáng)。

圖9 摻氫比為50%時(shí)不同初始壓力下馬克斯坦長度隨當(dāng)量比的變化

2.3 火焰不穩(wěn)定性分析

圖10為在火焰半徑為30 mm 時(shí)不同當(dāng)量比不同摻氫比下的火焰圖像?；鹧姘霃?0 mm 時(shí)球形火焰輪廓清晰，不同條件下火焰所處階段不同，容易比較火焰不穩(wěn)定性。同樣選擇當(dāng)量比為0.8、1.0 和1.2 的火焰圖片進(jìn)行分析討論。當(dāng)量比為0.8 時(shí)隨著摻氫比的提高，火焰裂紋明顯增多，火焰表面呈現(xiàn)大小不均的胞，當(dāng)摻氫比大于等于50% 時(shí)火焰表面出現(xiàn)明顯的胞狀化。當(dāng)量比為1.0 時(shí)隨著摻氫比的提高，火焰表面裂紋先增多，摻氫比大于等于50%時(shí)裂紋略減少。當(dāng)量比為1.2 時(shí)隨著摻氫比的提高，裂紋先逐漸增加，摻氫比為50% 時(shí)裂紋最多，隨著摻氫比的繼續(xù)增加，裂紋逐漸減少，火焰穩(wěn)定性增強(qiáng)，且當(dāng)量比為1.2 時(shí)裂紋較當(dāng)量比為1.0 時(shí)更少。

圖10 火焰半徑30 mm時(shí)不同當(dāng)量比和摻氫比下的火焰圖像

圖11為摻氫比50%、火焰半徑30 mm 時(shí)不同壓力和當(dāng)量比下的火焰圖像。當(dāng)量比為0.8 時(shí)隨著初始壓力的增加，火焰圖像裂紋增多，初始壓力0.2 MPa 時(shí)出現(xiàn)明顯的胞狀化。當(dāng)量比為1.0 時(shí)，隨著初始壓力的增加，火焰表面裂紋增多，但較當(dāng)量比為0.8 時(shí)火焰表面更加光滑，初始壓力0.2 MPa 時(shí)出現(xiàn)胞狀化現(xiàn)象。當(dāng)量比為1.2 時(shí)隨著初始壓力的增加，火焰表面裂紋同樣增多，但相較其他兩個(gè)當(dāng)量比情況下裂紋最少，初始壓力0.2 MPa 時(shí)火焰裂紋較多但未出現(xiàn)胞狀化現(xiàn)象。綜上可知，火焰不穩(wěn)定性隨著初始壓力的增加而增強(qiáng)。

圖11 摻氫比50%、火焰半徑30 mm 時(shí)不同當(dāng)量比和壓力下的火焰圖像

在本研究中，球形火焰在發(fā)展過程中受到不等擴(kuò)散不穩(wěn)定性、流體動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性的影響。火焰前鋒面的不等擴(kuò)散不穩(wěn)定性通常用有效劉易斯數(shù)來表征，而火焰前鋒面的流體動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性作為火焰的固有屬性，主要由火焰厚度和密度比表征。

圖12為不同摻氫比下混合氣有效劉易斯數(shù)隨當(dāng)量比的變化。由圖中可以發(fā)現(xiàn)在當(dāng)量比為1.0 附近時(shí)有效劉易斯數(shù)發(fā)生了跳躍式的變化，這是由劉易斯數(shù)的定義造成的，即當(dāng)量比混合氣質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)無法求得，只能通過燃料對氮?dú)獾馁|(zhì)擴(kuò)散系數(shù)與氧氣對氮?dú)獾馁|(zhì)擴(kuò)散系數(shù)求平均獲取。對于相對分子質(zhì)量較小的燃料，有效劉易斯數(shù)隨當(dāng)量比的增加而增加；對于相對分子質(zhì)量較大的混合物，有效劉易斯數(shù)隨當(dāng)量比的增加表現(xiàn)出下降趨勢［23］。氫氣為小分子燃料，汽油為大分子燃料，氫氣的加入逐漸改變混合燃料的燃燒性質(zhì)，摻氫比為75% 和100% 時(shí)有效劉易斯數(shù)隨著當(dāng)量比的增加而增加。圖13為摻氫比ψ為50% 時(shí)不同壓力下有效劉易斯數(shù)隨當(dāng)量比的變化。由圖13可以看出，隨著壓力的增大，有效劉易斯數(shù)基本不變，壓力的增加對火焰不等擴(kuò)散不穩(wěn)定性沒有影響。

圖12 不同摻氫比下有效劉易斯數(shù)隨當(dāng)量比的變化

圖13 摻氫比為50%時(shí)不同初始壓力下有效劉易斯數(shù)隨當(dāng)量比的變化

火焰厚度隨摻氫比與當(dāng)量比的變化如圖14所示?；鹧婧穸入S當(dāng)量比增加先減少后增加，在當(dāng)量比在1.1～1.2 范圍內(nèi)時(shí)達(dá)到最低；相同當(dāng)量比條件下隨著摻氫比的提高，火焰厚度減少，且隨著摻氫比的提高，當(dāng)量比對火焰厚度的影響逐漸減小。圖15為摻氫比ψ為50% 時(shí)不同壓力下火焰厚度的變化，隨著壓力的增加，火焰厚度減小，但在較高濃度（φ≥1.1）時(shí)火焰厚度變化不明顯。總體來說隨著壓力的增加，火焰厚度減小。

圖14 不同摻氫比下火焰厚度隨當(dāng)量比的變化

圖15 摻量比為50%時(shí)不同初始壓力下火焰厚度隨當(dāng)量比的變化

圖16為不同摻氫比下密度比隨當(dāng)量比的變化。密度比隨著當(dāng)量比的增加先增加后減小，在當(dāng)量比在1.1～1.2 范圍內(nèi)時(shí)達(dá)到最大。在相同當(dāng)量比條件下隨著摻氫比的提高，密度比減小，流體力學(xué)不穩(wěn)定性被抑制［24］。圖17為摻氫比為50%時(shí)不同壓力下密度比的變化。由圖17可以明顯看出隨著壓力的增加，密度比基本不變。

圖16 不同摻氫比下密度比隨當(dāng)量比的變化

圖17 摻氫比為50%時(shí)不同初始壓力下密度比隨當(dāng)量比的變化

對火焰紋影圖片及摻氫比、當(dāng)量比對火焰不穩(wěn)定性的影響進(jìn)行分析。氫氣的加入改變了混合燃料的火焰不穩(wěn)定性變化趨勢。在相同壓力較低當(dāng)量比（φ＜1.1）時(shí)有效劉易斯數(shù)隨著摻氫比的增加而減小，不等擴(kuò)散不穩(wěn)定性增強(qiáng)；在較高當(dāng)量比（φ≥1.1）時(shí)隨摻氫比的增加而增加，不等擴(kuò)散不穩(wěn)定性被抑制?；鹧婧穸葴p少，表明流體力學(xué)不穩(wěn)定性增強(qiáng)。密度比的減小則表明流體力學(xué)不穩(wěn)定性被抑制。隨著摻氫比的增加，火焰厚度和密度比同時(shí)減少，不能反映流體力學(xué)不穩(wěn)定性。在較低濃度（φ＜1.1）時(shí)隨著摻氫比的提高，火焰不穩(wěn)定性整體增強(qiáng)，在較高濃度（φ≥1.1）時(shí)隨著摻氫比的提高，火焰不穩(wěn)定性整體被抑制，不等擴(kuò)散不穩(wěn)定性占據(jù)主導(dǎo)因素。在相同壓力下，摻氫比較低（ψ＜75%）時(shí)有效劉易斯數(shù)隨當(dāng)量比的增加而減小，不等擴(kuò)散不穩(wěn)定性增強(qiáng)；摻氫比較高（ψ≥75%）時(shí)有效劉易斯數(shù)隨當(dāng)量比的增加而增加，不等擴(kuò)散不穩(wěn)定性被抑制。在相同壓力下，隨著當(dāng)量比的增加，流體力學(xué)不穩(wěn)定性先增強(qiáng)后減弱，當(dāng)量比為1.1 時(shí)流體力學(xué)不穩(wěn)定性最強(qiáng)，因?yàn)榇藭r(shí)火焰厚度最小而密度比最大。總體來說，當(dāng)摻氫較低（ψ＜50%）時(shí)，隨著當(dāng)量比的增加火焰不穩(wěn)定性整體增強(qiáng)；當(dāng)摻氫比較高（ψ≥50%）時(shí)，隨著當(dāng)量比的增加火焰不穩(wěn)定性整體被抑制，不等擴(kuò)散不穩(wěn)定性作為主要影響因素。在相同當(dāng)量比下，隨著壓力的增加，有效劉易斯數(shù)不變，不等擴(kuò)散不穩(wěn)定性不受影響，火焰厚度減小密度比基本不變，流體力學(xué)不穩(wěn)定性增強(qiáng)。在相同當(dāng)量比下，隨著壓力的增加，火焰不穩(wěn)定性增強(qiáng)。

3 結(jié)論

（1）隨著摻氫比的增加，層流燃燒速度增大，層流燃燒速度峰值向高當(dāng)量比區(qū)域移動(dòng)，同時(shí)隨初始壓力的增大，層流燃燒速度減小。

（2）低摻氫比時(shí)，馬克斯坦長度隨著當(dāng)量比的增加而降低，而隨著摻氫比的提高，這種趨勢逐漸被改變，最終摻氫比為50% 時(shí)馬克斯坦長度隨著當(dāng)量比的增加而增加，這表明氫氣的加入改變了混合燃料火焰穩(wěn)定性變化趨勢。

（3）低濃度時(shí)隨著氫氣的加入，火焰不穩(wěn)定性增強(qiáng)；高濃度時(shí)隨著氫氣的加入，火焰不穩(wěn)定性被抑制。隨著摻氫比的提高，氫氣逐漸主導(dǎo)了混合燃料的燃燒。在相同當(dāng)量比下，隨著壓力的增加，火焰不穩(wěn)定性增強(qiáng)。