甲烷／空气预混气体火焰的传播特征

第２８卷第５期　爆炸与冲击　Ｖｏ１．２８，Ｎｏ．５　２００８年９月　ＥＸＰＬ０Ｓ１０Ｎ　ＡＮＤ　ＳＨ（）ＣＫ　ＷＡＶＥＳ　Ｓｅｐｔ．，２００８　文章编号：１００１－１４５５（２００８）０５—０３８５—０６　甲烷／空气预混气体火焰的传播特征　陈东梁　，孙金华　，刘　义。　，马晔风　，韩学斌　（１．北京化工大学机电工程学院．北京１０００２９；　２．中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，安徽合肥２３００２６；　３．中国石油大学化学化工学院，山东东营２５７０６１）　摘要：利用高速纹影摄像等技术探讨了密闭管道内不同当量比的甲烷／空气预混气体火焰的传播特征。　结果表明，当甲烷含量接近当量值时，预混气体火焰传播中会发生火焰阵面由向未燃区弯曲到向已燃区弯曲　的转折过程，逐渐由层流燃烧转变成湍流燃烧，并形成Ｔｕｌｉｐ火焰结构；当甲烷含量偏离当量值一定程度时．　预混火焰呈现出典型的层流燃烧特征。不会发生火焰阵面由向未燃区弯曲到向已燃区弯曲的转折过程。Ｔｕ一　１ｉｐ火焰结构形成于火焰传播速度迅速降低的区间里，且只有当减速阶段的最大加速度的绝对值大于某一数　值时才能形成；Ｔｕｌｉｐ火焰结构是预混火焰由层流燃烧向湍流燃烧转变的一个中间过程。　关键词：爆炸力学；湍流燃烧；高速纹影摄像；甲烷／空气预混火焰；Ｔｕｌｉｐ火焰　中图分类号：Ｏ３８１　国标学科代码：１３０・３５１０　文献标志码：Ａ　１　引　言　由可控燃烧的失控而导致火灾爆炸的发生通常经过湍流燃烧及其加速过程。湍流燃烧的发生能在　瞬间内增大燃烧面积，使单位时间内的能量释放速度增大，压力升高，最终导致燃烧失控并引发火灾　爆炸等事故［１　］。因此，有效地控制燃烧过程，充分认识由层流燃烧向湍流燃烧发展的条件及其成长的　过程，对防止火灾爆炸等灾难事故的发生非常重要。　Ｃ．ｄｅ　Ｃ．０．ＥｌｌｉｓＬ４　在管道内的预混气体火焰中拍摄到了火焰阵面的不规则传播。．他在一个内径为　５　ｃｍ、长ｌ９．５　ｃｍ的密闭管道中做ＣＯ和Ｏ　预混燃烧实验时，发现了传播过程中火焰阵面由向前弯曲　到向后形成尖点的转变过程。Ｇ．Ｄ．Ｓａｌａｍａｎｄｒａ等［５］把这种火焰命名为Ｔｕｌｉｐ火焰，此后，众多学者对　这一有趣的火焰结构进行了实验研究和数值模拟研究。Ｄ．Ｄｕｎｎ—Ｒａｎｋｉｎ等　把实验结果和非粘性数　值模拟进行比较，发现Ｔｕｌｉｐ结构在火焰接触到管道壁面时开始形成，由于Ｌａｎｄａｕ—Ｄａｒｒｉｅｕｓ不稳定性，　造成了火焰阵面前面的压缩未燃气体和管道壁面之间的相互作用，从而产生的扰动促使了Ｔｕｌｉｐ火焰　结构的形成。Ｍ．Ｍａｔａｌｏｎ等Ｌ７］研究了封闭管道内预混气体火焰的传播，认为在火焰的传播过程中火焰　阵面会形成一系列的旋涡，从而引起了已燃气体的涡旋状态，促成了Ｔｕｌｉｐ火焰结构的形成。Ｂ．Ｚｈｏｕ　等［８］通过数值模拟研究认为，在火焰的传播过程中，火焰阵面和火焰引起的流动之间的相互作用是形成　Ｔｕｌｉｐ火焰的原因。Ｃ．Ｃｌａｎｅｔ等Ｌｇ］在一端开口的直径分别为２．５和５　ｃｍ、长为０．６－－－６　ｍ的管道内的预　混丙烷／空气火焰中发现了Ｔｕｌｉｐ火焰结构。Ｌ．Ｋａｇａｎ等［１　对一个细绝热管道内的预混气体燃烧进行　了二维数值计算，认为爆轰首先发生在流体阻力效应较强的边界层中，此后迅速传过管道内部。　如上所述，众多学者对预混气体中的火焰传播过程进行了研究，特别是对Ｔｕｌｉｐ火焰结构进行了分　析，但对Ｔｕｌｉｐ火焰结构的形成条件和影响因素还有不太清晰的地方。本文中运用高速纹影等技术对　闭口管道内不同当量比的甲烷／空气预混气体火焰的传播过程进行研究，分析火焰的传播特征。　＊收稿日期：２００７－０３—０８；修回日期：２００７—０８—３０　基金项目：目家自然科学基金项目（５０５７６０９３）；　中国科学院“百人计划”和北京化工大学青年教师科学研究基金项目（ＱＮ０８０７）　作者简介：陈东梁（１９７９一）。男，博士。　爆　炸　与　冲　击　第２８卷　２　实验设计　２．１　实验装置　实验系统由密闭燃烧管道、点火系统、高速　纹影摄像系统、控制系统等组成，如图ｌ所示。　燃烧管道是一个正方形截面的管状容器，　长５００　ｍｍ，宽８０　ｍｍ，高８０　ｍｍ。为了便于观　－¨…：　…一ｉ………・　ｌ０　…………一　　ｉｌ．Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｔｕｂｅ　２．Ｉｇｎｉｔｉｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ　３．Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｖｅｎｔ　４．Ｐｒｅｍｉｘｅｄ　ｇａｓｅｓ　ｓｙｓｔｅｍ　察燃烧管道内火焰的传播以及Ｔｕｌｉｐ火焰的形　成发展过程，容器的两侧为玻璃，上下为不锈　５．Ｉｇｎｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　６．Ｈａｌｏｇｅｎ　ｔｕｎｇｓｔｅｎ　ｌａｍｐ　７．Ｃｏｎｃａｖｅ　ｉｎｊ　ｒｒ＿０ｒ　８．Ｋｎｉｆｅ　ｅｄｇｅ　９．Ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｖｉｄｅｏ　ｃａｍｅｒａ　１０．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　１　Ｉ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　１２．Ｖａｃｃｕｍ　ｐｕｍｐ　钢。纹影系统由一个功率为５０　ｗ的卤钨灯光　源、两个焦距为２　ｍ的凹面镜和一个刀口组　成，其光路系统见图１。在距离管道左端５　ｃｍ　处安装了一对点火电极，同时为确保实验过程　的安全性，在距离管道右端７　ｃｍ处的上壁面设　置了一个泄爆口。　图１实验系统示意图　Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｅｔｕｐ　２．２实验过程及条件　首先，按图１所示调试系统的仪器设备，连接高速摄像机、高压点火系统和控制器，用隔膜密封泄压　口。然后，开启真空泵将管道抽至真空，再充入甲烷、空气预混气体至管道内压力为１００　ｋＰａ。调整好　高压点火器和高速摄像机的参数和状态，一切处于待令状态后启动控制器。控制器将按预定时间来启　动各个仪器。实验条件如下：点火电压为３Ｏ　ｋＶ，点火时间为ｌ　ｍｓ，高速像机拍摄速率为２　０００　Ｓ一，隔　膜材料为厚４　ｍ的涤纶膜。　３实验结果及分析　３．１　不同含量甲烷／空气预混火焰的传播特征　图２（ａ）为高速纹影拍摄的甲烷含量为６　（当量比　一０．６１）的甲烷／空气预混火焰在管道内传播　的图像，由图中可以看出，初始时刻，火焰前沿以球面的形式向前传播，随着传播的进行，火焰前沿的形　状逐步发生倾斜，上部火焰传播快于下部。图２（ｂ）为甲烷含量为８　（　一０．８３）的甲烷／空气预混火焰　传播过程的纹影图像，和甲烷含量为６　９／６的火焰传播过程不同，火焰呈现出较对称的结构。初始的火焰　以半球面的形状向前传播，约从４５　ｍｓ开始，火焰前沿的半球面的曲率逐步减小，之后逐步形成一个平　面，６０　ｍｓ时火焰面由开始的向未燃区弯曲转变成向已燃区弯曲，此后火焰面向已燃区弯曲的程度逐步　增大，火焰面中出现小尺度的湍流燃烧。图２（ｃ）为甲烷含量为１０　（　＝１．０６）的甲烷／空气预混火焰　传播过程的纹影图像，它的传播过程和甲烷浓度为８　９，６的类似，中间也发生了火焰面由开始的向未燃区　弯曲转变成向已燃区弯曲的过程。图２（ｄ）为甲烷含量为１２　（　一１．３０）的甲烷／空气预混火焰传播过　程的纹影图像，由图中可以看出，初始火焰也以大致半球面向前传播，在１５０　ｍｓ左右也发生了火焰面的　转折，此后火焰面向已燃区弯曲的程度有所增大，但很快上部的火焰传播远快于下部的，火焰面的向已　燃区弯曲结构逐步被破坏。从图２（ｅ）甲烷含量为１４　（　一１．５５）的甲烷／空气预混火焰传播过程的纹　影图像可以看出，在这种情况下，火焰面呈现出不规则的形状且火焰主要分布于管道的上部。　３．２　甲烷／空气预混火焰的速度特征及Ｔｕｌｉｐ火焰的形成　图３为不同甲烷含量Ｗ的甲烷／空气预混火焰前沿位置ｌ和火焰瞬时传播速度　与时间ｔ的关系。　从图３（ａ）中可以看出，对于甲烷含量为６　９／６的预混火焰来说，从点火开始到３７　ｍｓ的时间内，火焰传播　速度呈现一个小幅的下降，从０．５下降到０．４　ｍ／ｓ，３７到１７７　ｍｓ之间，火焰传播速度持续增大，１７７　ｍｓ　时达到１．２５　ｍ／ｓ，之后火焰传播速度开始缓慢降低。从图３（ｂ）中可以看出，对于甲烷含量为８　的预　混火焰，在初始的５　ｍｓ中，火焰初始速度也有一个小幅的下降，在此后的５～５０　ｍｓ之间，火焰的传播速　第５期　陈东梁等：甲烷／空气预混气体火焰的传播特征　度快速增大，由５　ｍｓ时的２．６　ｍ／ｓ增大到５０　ｍｓ时的８．４　ｍ／ｓ；在此后的３０　ｍｓ中，火焰速度迅速降至　８０　ｍｓ时的２．６　ｍ／ｓ，和传播火焰的纹影照片（见图２（ｂ））比较可以发现，火焰阵面由向未燃区弯曲转变　为向已燃区的转折过程发生在这个区域；８０　ｍｓ以后火焰传播速度呈现小幅震荡，火焰阵面上开始呈现　湍流燃烧的特征。可以看出５０　ｍｓ时是火焰的传播速度由增大到减小的转折，此时火焰前沿距离管道　左端３Ｏ　ｃｍ。　（ａ１Ｗ＝６％　０　（ｂ）Ｗ＝８％　（ｃ　Ｄ：１（｝％　Ⅲ　蝴　｛呈　ｉ呈　｛坌　；量　，１０　ｍｓ　ｄ５　ｎｌｓ　５　７　５　９　●　－ｌ　　３　１　ｍ　Ｓ　５０ｉｎｓｍ　Ｓ　　５５ｉｎｓ　６（Ｉ　ｍｓ　６５Ｉｌｌｓ　∞　∞　川　ｍ　；皇　昌．　７（｝ＩｎＳ　８０Ｉｌｌｓ　ｌ（×Ｊｍｓ　１５０ｍｓ　２（）【）ｍｓ　２５０ｍｓ　３（１Ｉ）Ｆａｓ　３５０ＩｌｌＳ　姒）（）ｍｓ　４５０ｉｎｓ　图２不同甲烷含量的甲烷／空气预混火焰高速纹影照片　Ｆｉｇ．２　Ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｓｃｈｌｉｅｒｅｎ　ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ　ｏｆ　ｐｒｅｍｉｘｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ－ａｉｒ　ｆｌａｍｅ　ｉｎ　ｃａｓｅ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　对于甲烷含量为１Ｏ％的预混火焰（见图３（ｃ）），其传播的速度特征和甲烷含量为８　时的类似；图２　（ｃ）是用高速纹影摄像系统拍摄到的甲烷含量为１Ｏ　９／５的照片，它充分展示了密闭管道内甲烷／空气预混　气体火焰的传播以及典型Ｔｕｌｉｐ火焰的形成、发展过程。可以看出，从点火开始火焰阵面以半圆形向右　传播直到４０　ｍｓ，此后，火焰阵面形状开始发生变化，火焰阵面前端的曲率半径逐渐变大，到４５　ｍｓ时几　乎成为一个平面，此后进一步的发展，在５０　ｍｓ时形成了一个类似纺槌体的结构。５５　ｍｓ以后，火焰面　向已燃区弯曲程度持续加强，火焰面前端和后部的尖点之间的距离也逐渐增大；９０　ｍｓ以后火焰阵面上　５　Ｓ　Ｊ　Ｓ　７　●　ｍ　Ｓ　ｍ　Ｓ　爆　炸　与　冲　击　第２８卷　呈现较明的湍流燃烧。由以上的分析可知，甲烷含量为１Ｏ　９／５的预混火焰在密闭管道内传播时，初始火　焰是典型的层流火焰，在发生火焰阵面由向未燃区弯曲到向已燃区弯曲的转折过程中（Ｔｕｌｉｐ火焰结构　的形成过程），火焰面的湍流程度仍然不大，具有清晰的火焰结构。此后，随着火焰的进一步传播，火焰　的湍流燃烧特征不断加强，呈现较典型的湍流特征。　图３（ｃ）是甲烷含量　为１Ｏ　预混气体火焰前　沿位置和火焰瞬时传播速　度与时间的关系。从图中　萋　可以看出，点火后初始阶　段火焰的传播速度为２～　３　ｍ／ｓ；在５～４０　ｍｓ火焰　的传播是一个加速过程，　到４０　ｍｓ时火焰达到最大　传播速度８．６　ｍ／ｓ；从４０　～６Ｏ　ｍｓ火焰的传播速度　迅速下降，从８．６　ｍ／ｓ降　到了约１．５　ｍ／ｓ；在６Ｏ～　１３０　ｍｓ，火焰速度一直处　于０．７到２　ｍ／ｓ之间，并　有小幅振荡。与传播火焰　的纹影照片相对照（见图　２（ｃ））可以发现，火焰阵面　由向未燃区弯曲转变为向　已燃区弯曲的转折过程同　样也发生在火焰迅速降低　的区间内。同时可以看出　４０　ｍｓ时为火焰的传播速　图３不同甲烷含量的甲烷／空气预混气体中不同时刻火焰前沿到　管道左端的距离和瞬态传播速度　Ｆｉｇ．３　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｓｔａｎｃｅｓ　ｏｆ　ｆｌａｍｅ　ｆｒｏｎｔ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｌｅｆｔ　ｅｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｕｂｅ　ａｎｄ　ｆｌａｍｅ　ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ　ｗｉｔｈ　ｔｉｍｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｍｉｘｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ－ａｉｒ　ｆｌａｍｅ　度由增大到减小的转折，　此时火焰前沿距离管道左　端２２　ｃｍ。　ｉｎ　ｃａｓｅ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　将实验结果综合分析，可以把管道内甲烷含量为１０　的预混气体火焰的传播过程分为３个阶段。　划分如图３（ｃ）所示，从开始点火到Ｃ　之间的时间段为预混气体的层流燃烧阶段，在这一阶段中，甲烷／　空气预混气体火焰呈现典型的层流燃烧状态，具有清晰的燃烧界面，火焰面呈现规则的球面形状。Ｃ　到Ｃ，时问段为Ｔｕｌｉｐ火焰结构的形成阶段，在此区内火焰面由向未燃区弯曲逐渐形成向已燃区弯曲，　这一典型过程在约２０　ｍｓ内形成。Ｃ　之后为Ｔｕｌｉｐ火焰向湍流燃烧转变的阶段，在这一阶段中，火焰阵　面的弯曲程度进一步增大，火焰阵面逐渐呈现湍流状态，随着传播的进行，湍流程度持续增强，但仍保持　Ｔｕｌｉｐ火焰结构形态且传播过程中火焰阵面不断被拉长。　对于甲烷含量为１２　９／６的预混火焰（见图３（ｄ）），火焰传播速度的规律也和甲烷含量为８　、ｌ０　的　过程类似，火焰阵面的转折也发生在火焰速度迅速降低的区间，但已不能形成对称的Ｔｕｌｉｐ火焰结构；　对于甲烷含量为１４％（见图３（ｅ））的预混火焰，其传播速度和火焰前沿位置的变化趋势和甲烷含量为　６　时的很类似，火焰的最大传播速度为２７５　ｍｓ时的１　ｍ／ｓ，此时火焰前沿距离管道左端１９　ｃｒｌｌ。　对于管道内的预混气体火焰，它的传播速度　一　＋　，其中　为燃烧产物膨胀引起的气流速度，　为预混气体的燃烧速度；对于密闭管道中的甲烷／空气预混火焰，在其传播初期，火焰速度有一个小幅　第５期　陈东梁等：甲烷／空气预混气体火焰的传播特征　３８９　的下降，这主要是由于在点火燃烧时，放电火花使临近预混气体中有一定的热量积累，并且放电火花也　有推动火焰向前传播的作用，在火焰传播到一定距离后，燃烧过程不再受放电火花的影响，所以火焰的　传播速度在初始时有小幅的下降；火焰持续向前传播，火焰的传播速度持续增大（见图３中虚线Ａ　、Ｂ　、　Ｃ。、Ｄ　、Ｅ　之前），在这个过程中传播火焰基本为层流燃烧，气体的燃烧速度基本不变，火焰传播速度的　增大主要是由于燃烧放热导致燃烧产物膨胀引起的气流速度的增大造成的。在虚线Ａ　、Ｅ　之后，Ｂ．和　Ｂｚ、Ｃ　和Ｃ２、Ｄ　和Ｄ　之间，火焰传播速度迅速降低，这主要是由气流速度的降低引起的。在实验条件　下，气流速度的降低的原因主要有：（１）已燃区域的温度下降，导致区域内的压力下降，使气体膨胀程度　降低；（２）随着火焰的传播，已燃区域的气体产物不断膨胀，压力逐渐增大，推动着火焰阵面向前传播的　同时，未燃区域的压力也逐渐增大，未燃区压力增大使火焰的传播速度减小。和火焰传播的纹影图片相　对照，可以发现，火焰阵面由向未燃区弯曲转变为向已燃区弯曲的过程（Ｔｕｌｉｐ火焰结构的形成过程）均　发生在火焰传播速度迅速降低的区间（Ｂ　一Ｂ　、Ｃ，一Ｃ２、Ｄ　一Ｄｚ）。在Ｔｕｌｉｐ火焰结构形成后，火焰阵面上开　始出现湍流燃烧现象，同时火焰传播速度呈现小幅震荡。　从表ｌ不同当量比①的甲烷／空气预混气体传播火焰的速度特征和结构特征可以看出，火焰的最　大传播速度　和最大加速度ｎ　（加速阶段）都随当量比的增大呈现先增大后减小的趋势，减速阶段　的最大加速度的绝对值也随当量比的增大呈现先增大后减小的趋势。和图２相对照，可以发现，在甲　烷／空气预混气体传播火焰中产生火焰面由向未燃区弯曲转变为向已燃区弯曲，形成Ｔｕｌｉｐ火焰结构这　一过程不仅与预混气体中的当量比有关，还与火焰传播过程中速度的迅速降低密切相关。由传播火焰　的纹影照片可以看出，在本实验条件下，甲烷含量　为１２　（　一１．３０）是能否发生火焰面转折的一个　临界状态，它对应的火焰减速度为一１５６．８　ｍ／ｓ。。当减速阶段的最大加速度的绝对值大于１５６．８　ｍ／ｓ。　时（甲烷含量８　时的２６７．９　ｍ／ｓ。，１０　时的５１２．４　ｍ／ｓ。），火焰传播过程中会发生火焰面由向未燃区弯　曲转变为向已燃区弯曲的过程，形成Ｔｕｌｉｐ火焰结构。　表１不．同当量比的甲烷／空气预混气体火焰的传播特征　Ｔａｂｌｅ　１　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｍｉｘｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ－ａｉｒ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｆｌａｍｅ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅ　ｒａｔｉｏｓ　４　结　论　利用高速纹影仪等技术对闭口管道内甲烷／空气预混气体火焰的传播过程进行了研究，对火焰的传　播过程和特征进行了分析，得到如下结论：　（１）甲烷含量接近当量值时，预混气体火焰传播中发生火焰阵面由向未燃区弯曲到向已燃区弯曲的　转折过程，逐渐由层流燃烧向湍流燃烧转变并形成Ｔｕｌｉｐ火焰结构。当甲烷含量偏离当量值一定程度　时，预混火焰呈现典型的层流燃烧特征，不发生火焰阵面由向未燃区弯曲到向已燃区弯曲的转折过程。　（２）Ｔｕｌｉｐ火焰结构形成于火焰传播速度迅速降低的区间里，且只有当减速阶段的最大加速度绝对　值大于某一特定值时，Ｔｕｌｉｐ火焰结构才能够形成；Ｔｕｌｉｐ火焰结构是预混火焰由层流燃烧向湍流燃烧　转变的一个中间过程。　参考文献：　［１］Ｄｏｂａｓｈｉ　Ｒ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｇａｓ　ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｉｎ　ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｏｓｓ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，１９９７．１０（２）：８３—８９．　３９０　爆　炸　与　冲　击　第２８卷　［２］　Ｔｓｕｒｕｄａ　Ｔ．Ｈｉｒａｎｏ　Ｔ．Ｌｏｃａｌ　ｆｌａｍｅ　ｆｒｏｎｔ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｕｎｄｅｒ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｆｌａｍｅ，　ｌ９９１，８４（卜２）：６６－７２．　ｎ—ｈｕａ，ＬＩＵ　Ｙｉ。ＷＡＮＧ　Ｑｉｎｇ—ｓｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｒａｒｅｆａｃｔｉｏｎ　ｗａｖｅ　ｏｎ　［３］　ＳＵＮ　Ｊｉｌａｍｉｎａｒ　ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ　ｆｌａｎｌｅ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，２００５，５０（９）：９１９—９２２．　Ｅ４］　Ｅｌｌｉｓ　Ｃ　ｄｅ　Ｃ（）．Ｆｌａｍｅ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｇａｓｅｏｕｓ　ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ　ｍｉｘｔｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｆｕｅｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ．１９２８，７：５０２—５０８．　ａｍａｎｄｒａ　Ｇ　Ｄ。Ｂａｚｈｅｎｏｖａ　Ｔ　Ｖ，Ｎａｂｏｋｏ　Ｉ　Ｍ．Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　ｗａｖｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇａｓ　ｉｎ　ｃｏｎｌｂｕｓ—　［５］　Ｓａｌｔｉｏｎ　ｔｕｂｅ［ｅｌ　ｆ｝Ｓｅｖｅｎｔｈ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ１）ｏｎ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈｓ　１９５９　ｔ８５１—８５５．　　Ｋ，Ｓａｗｙｅｒ　Ｒ　Ｆ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｕｌｉｐ　ｆｌａｍｅ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ａ　ｃｌｏｓｅｄ　ｙｅｓ—　［６］　Ｄｕｎｎ—Ｒａｎｋｉｎ　Ｄ，Ｂａｒｒ　１ｓｅｌ［Ｃ］∥Ｔｗｅｎｔｙ—Ｆｉｒｓｔ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ１）ｏｎ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ．Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ：Ｔｈｅ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．１９８６：　ｌ２９１一Ｉ３０１．　［７］　Ｍａｔａｌｏｎ　Ｍ．Ｍｅｔｚｅｎｅｒ　Ｐ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｅｍｉｘｅｄ　ｆｌａｍｅｓ　ｉｎ　ｃｌｏｓｅｄ　ｔｕｂｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｆｌｕｉｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，　ｌ９９７，３３６：３３１－３５０．　ｅｓｉａｋ　Ａ．Ｑｕａｎ　Ｐ．Ｆｌａｍｅ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ａｎｄ　ｆｌａｍｅ－ｉｎｄｕｃｅｄ　ｆｌｏｗ　ｉｎ　ａ　ｃｌｏｓｅｄ　ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｄｕｃｔ　ｗｉｔｈ　ａ　９０。ｂｅｎｄ　［８］　Ｚｈｏｕ　Ｂ．Ｓｏｂｉ口］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ。２００６。４５（５）：４５７—４７４．　ａｎｅｔ　ｃ。Ｇｅｏｆｆｒｅｙ　Ｓ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｕｌｉｐ　ｆｌａｍｅ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ［ｊ］．Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｆｌａｍｅ，１９９６，１０５：２２５—２３８．　［９３　Ｃｌｖａｓｈｉｎｓｋｙ　Ｇ．Ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｉｎ　ｃｈａｎｎｅｌｓ［Ｊ］．Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ａｎｄ　［ｉｏ］　Ｋａｇａｎ　Ｌ．ＳｉＦＩａｍｅ．２００３。１　３４：３８９—３９７．　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｐｒｅｍｉｘｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ—ａｉｒ　ｆｌａｍｅｓ　ＣＨＥＮ　Ｄｏｎｇ—ｌｉａｎｇ　～，ＳＵＮ　Ｊｉｎ—ｈｕａ　，ＬＩＵ　Ｙｉ。　，ＭＡ　Ｙｅ—ｆｅｎｇ　，ＨＡＮ　Ｘｕｅ—ｂｉｎ　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００２９，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｆｉｒｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏ厂Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，　Ｈｅｆｅｉ　２３００２６，Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉ　７ｌａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，　Ｄｏｎｇｙｉｎｇ　２５７０６１，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｓｃｈｌｉｅｒｅｎ　ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ，ｅｔｃ．ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｍｉｘｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ—ａｉｒ　ｆｌａｍｅｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅ　ｒａｔｉｏｓ　ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａ　ｃｌｏｓｅｄ　ｔｕｂｅ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｂｅｈａｖｉｏｒｓ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｍｉｘｅｄ　ｆｌａｍｅｓ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎａｌｙｚｅｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：（１）ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｌａｍｅ　ｆｒｏｎｔ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｕｎｂｕｒｎｅｄ　ｚｏｎｅ　ｔｕｒｎｉｎｇ　ｉｎｔｏ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｂｕｒｎｅｄ　ｚｏｎｅ　ｄｕｒ—　ｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｌａｍｅ　ｐｒｏｐａｇａｔ　ｉｏｎ　ｈａｐｐｅｎｓ　ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅ　ｒａｔｉｏ　ｖｏｌｕｍｅ　ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ　ｔｏ　１，ｔｈｕｓ　ｔｈｅ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｔｕｌｉｐ　ｆｌａｍｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｆｏｒｍｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；（２）ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｌａｍｅ　ｆｒｏｎｔ　ｄｏｅｓ　ｎｏｔ　ｈａｐｐｅｎ　ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅ　ｒａｔｉｏ　ｖｏｌｕｎｌｅ　ｄｅｖｉａｔｅｓ　ｆｒｏｍ　１　ｔｏ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｅｘｔｅｎｔ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｅｍｉｘｅｄ　ｆｌａｍｅ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｌａｍｉｎａｒ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ．（３）ｔｈｅ　ｔｕｌｉｐ—ｆｌａｍｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｆｏｒｍｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｅｒｉ—　ｏｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｌａｍｅ　ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ　ｇｒｅａｔｌｙ　ａｎｄ　ｉｔ　ｃａｎ　ｆｏｒｍ　ｏｎｌｙ　ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｄｅｃｅｌ—　ｅｒａｔ　ｉｏｎ　ｉｓ　ｌａｒｇｅｒ　ｔｈａｎ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｑｕａｎｔｉｔｙ；（４）ｔｈｅ　ｔｕｌｉｐ—ｆｌａｍｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｓ　ａ　ｍｉｄｄｌｅ　ｓｔａｇｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｍｉｘｅｄ　ｆｌａｍｅ　ｆｒｏｍ　ｌ　ｈｅ　ｌａｍｉｎａｒ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ｏｆ　ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ；ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ；ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｓｃｈｌｉｅｒｅｎ　ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ；　ｐｒｅｍｉｘｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ—ａｉｒ　ｆｌａｍｅ；ｔ　ｕｌｉｐ　ｆｌａｍｅ　＊　Ｃ０ｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ：ＳＵＮ　Ｊｉｎ—ｈｕａ　Ｅ－ｍａｉｌ　ａｄｄｒｅｓｓ：ｓｕｎｊｈ＠ｕｓｔｃ．ｅｄｕ．ｃｎ　Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ：８６—５５　１－３６０６４２５