非預(yù)混燃燒現(xiàn)象廣泛存在于液體火箭發(fā)動機(jī)等液體推進(jìn)劑噴霧燃燒、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈等固體藥柱燃面退移燃燒領(lǐng)域。有限速率化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型的各種數(shù)值算法。

火焰面方法是求解非預(yù)混燃燒最有效的手段之一。

火焰面方法僅需求解流動控制方程和一個混合分?jǐn)?shù)傳輸方程， 然后根據(jù)各網(wǎng)格點(diǎn)的混合分?jǐn)?shù)分布及火焰面方程預(yù)先生成的火焰面庫， 插值得出流場的組分及溫度分布。該方法略去了燃燒流場控制方程中含剛性化學(xué)源項(xiàng)的組分及能量方程， 減少了控制方程數(shù)量， 并有效避免了流場與化學(xué)反應(yīng)的耦合， 現(xiàn)已成為最有效的非預(yù)混燃燒數(shù)值計算方法。

燃燒器噴口的數(shù)量和噴口間距是影響燃燒器效率的兩個很重要的因素，合理調(diào)節(jié)燃燒器中噴口的數(shù)量和布局 , 會對整個燃?xì)鉅t熱效率的變化起到重要作用 。不論噴口數(shù)量多少，燃燒器噴口間距為 2ds 時， 火焰最長，高溫區(qū)域范圍最廣 ；當(dāng)各股氣流之間的擾動成為影響火焰長度的主要因素時，37 個噴口的布局方案使得火焰長度最短，高溫區(qū)域分布最集中；當(dāng)噴口之間的間距成為影響燃?xì)夂涂諝饣旌纤俾实闹鲗?dǎo)因素后 ，74 個噴口的布局方案使得火焰最短，高溫區(qū)域最集中 。因此 ,要提高燃?xì)鉅t的熱效率，可以從改變?nèi)紵鞯慕Y(jié)構(gòu)入手，在燃?xì)饬恳欢ǖ那闆r下，改變火焰長度，調(diào)整高溫區(qū)域的分布范圍 。

噴口數(shù)量相同，噴口間距改變

不論噴口數(shù)量如何變化, 火焰長度和溫度分布情況與噴口間距的關(guān)系基本一致。當(dāng)噴口間距為2ds 的時候，火焰長度達(dá)到最大值，燃燒區(qū)域中溫度高于 1 500 K 的高溫區(qū)域的分布范圍最廣；當(dāng)噴口間距小于 2ds 的時候同，火焰的長度會隨著噴口間距的增加而變長，高溫區(qū)域的分布范圍也會隨著噴口間距的增加而擴(kuò)大；當(dāng)噴口間距大于 2ds 的時候，火焰的長度會隨著噴口間距的增加而變短，高溫區(qū)域分布范圍也會相應(yīng)縮小。

非預(yù)混燃燒中空氣和燃?xì)庖圆煌穆窂竭M(jìn)入燃燒區(qū)域，邊混合邊燃燒，燃燒速率和火焰長度均取決于燃?xì)夂涂諝獾幕旌纤俣?。噴口間距的變化會直接影響到它們的混合速率，且因?yàn)閲娍陂g距的不同 , 影響燃?xì)夂涂諝饣旌纤俾实闹鲗?dǎo)因素也不一樣 。當(dāng)燃?xì)鈬娍诘拈g距小于 2ds 的時候，各股燃?xì)饨?jīng)噴口進(jìn)入燃燒區(qū)域后 ，相近氣流之間會相互擾動 ,各噴口間距越小，這種擾動越劇烈，使得燃?xì)夂涂諝獾幕旌纤俾试娇欤紵俣仍酱螅瑒t火焰越短，高溫區(qū)域越集中 。隨著噴口間距的增大；各股燃?xì)忾g的擾動不斷減小，火焰增長；當(dāng)燃?xì)鈬娍诘拈g距大于 2ds 后，各股燃?xì)忾g的擾動幾乎可以忽略，此時影響燃?xì)夂涂諝饣旌纤俾实闹饕蛩厥歉鞴蓺饬鏖g的空間， 空間越大，燃?xì)夂涂諝饨佑|混合的幾率就越大，燃燒得越快，火焰越短，高溫區(qū)域越小。

噴口數(shù)量不同，噴口間距比例相同

火焰的長度不僅受噴口間距的影響 , 噴口數(shù)量對其的作用也不可忽略 。當(dāng)噴口間距小于等于 2ds 時，影響火焰長度的主要因素是各股氣流之間的擾動，各股氣流之間擾動最強(qiáng)烈的情形表現(xiàn)在噴口數(shù)量為 37 個時，此時相對于其它數(shù)量的噴口布局而言火焰長度最短，高溫區(qū)域最集中 。當(dāng)噴口間距大于 2ds 以后，影響燃?xì)夂涂諝庵g混合速率的主要因素是噴口間距 , 噴口間距越大火焰就越短 。相對于不同的噴口半徑而言，當(dāng)噴口數(shù)量為 74 個時噴口間距與噴口半徑的比值最大， 說明該工況下的噴口分布最為稀疏，所以與其它情況相比，此時的火焰長度最短，高溫區(qū)域分布范圍最小。 2100433B

由于燃料和空氣未預(yù)混，故允許將兩者預(yù)熱至較高的溫度 (不受著火溫度限制)，以便充分利用廢氣余熱，并可 使低發(fā)熱量燃料也能達(dá)到較高的燃燒溫度。

非預(yù)混燃燒具有穩(wěn)定燃燒范圍(指燃料空氣比的變化范圍) 寬和不會產(chǎn)生回火等優(yōu)點(diǎn)，因此在燃燒設(shè)備中常采用非預(yù)混燃燒。

非預(yù)混燃燒具有以下兩個特點(diǎn)：(1)由于是邊混合邊燃燒，故燃燒火焰長度較長；(2)在空氣供應(yīng)不足或與燃 料混合欠佳時，一些尚未進(jìn)入火焰前鋒的燃料因受熱會分解產(chǎn)生碳粒和難于燃燒的重質(zhì)碳?xì)浠衔铮@將造成不完全燃燒。此外，常把氣體燃料的非預(yù)混燃燒稱作“有焰燃燒”。

而預(yù)混燃燒在充滿預(yù)混合氣的燃燒設(shè)備內(nèi)，通常是在某一局部區(qū)域首先著火，接著形成一層相當(dāng)薄的高溫燃燒區(qū)，靠它幫助使鄰近的預(yù)混合氣引燃，逐漸把燃燒擴(kuò)展到整個混合氣范圍。這層高溫燃燒區(qū)如同一個分界面，把燃燒完的已燃?xì)怏w（燃燒產(chǎn)物）和尚未進(jìn)行燃燒的未燃混合氣分隔開來。在它的前方是未燃的混合氣，而在它的后方是已燃的燃燒產(chǎn)物。隨時間推移，火焰面在預(yù)混合氣中不斷向前擴(kuò)展，呈現(xiàn)出火焰?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象

在著火以后隨著溫度增加，燃燒速率猛烈增加，并大大超過了可燃混合氣的形成速率。此后，由于滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣耗盡，燃燒速率迅速下降，形成一個銳峰，不易辨認(rèn)其與后繼燃燒階段的分界。

1、燃燒器可分為：預(yù)混燒嘴，內(nèi)混燒嘴和部分預(yù)混燒嘴

2、預(yù)混系統(tǒng)的作用：在燒嘴和點(diǎn)火點(diǎn)之前完成一次空氣和氣體燃料的混合。

也就是說，空氣和燃?xì)庠谶M(jìn)入燒嘴之前已經(jīng)混合成為可燃?xì)怏w。

3、預(yù)混合氣的流量應(yīng)考慮以下因素：

a.可燃性氣體與空氣混合物的著火極限

b.火焰?zhèn)鞑ニ俣?

c.混合壓力

d.調(diào)節(jié)比

4、保證完全預(yù)混式燃燒的條件：

燃?xì)夂涂諝庠谥鹎邦A(yù)先按照化學(xué)當(dāng)量比混合均勻設(shè)置專門的火道，使燃燒區(qū)內(nèi)保持穩(wěn)定的高溫在以上條件下，燃?xì)?空氣混合物到達(dá)燃燒區(qū)后能在瞬間燃燒完畢。火焰很短，甚至看不到，所以又稱為無焰燃燒。

5、預(yù)混系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

形成短火焰，火焰溫度高，延展性好，使用集中的預(yù)混合系統(tǒng)可簡化燃燒系統(tǒng)的管路。

6、預(yù)混系統(tǒng)的缺點(diǎn)：

存在回火的可能性，調(diào)節(jié)比有限，空氣/燃料比受限，難于應(yīng)用在燃油燒嘴上。2100433B

預(yù)混可燃?xì)怏w的燃燒是典型的預(yù)混燃燒。預(yù)混可燃?xì)怏w由著火開始進(jìn)一步發(fā)展，使化學(xué)反應(yīng)加劇，并出現(xiàn)火焰，該火焰首先發(fā)生在局部，然后向其余未燃?xì)怏w中傳播，直到燃燒結(jié)束，其傳播速度稱為火焰?zhèn)鞑ニ俣龋卜Q為預(yù)混可燃?xì)怏w的燃燒速度。因此，預(yù)混可燃?xì)怏w的燃燒火焰處于運(yùn)動傳播之中，只有滿足一定條件時，火焰才處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)(動態(tài)平衡)。當(dāng)流動達(dá)到湍流時，燃燒火焰表現(xiàn)的特點(diǎn)與層流火焰不同，其火焰鋒不再平滑有序，屬于湍流預(yù)混火焰。

燃燒方式有：

(1)余氣系數(shù)>1，均相預(yù)混貧燃料燃燒。

(2)余氣系數(shù)<1，均相預(yù)混富燃料燃燒。

燃燒特點(diǎn)是預(yù)混燃燒的火焰以湍流方式傳播，燃燒速度取決于化學(xué)反應(yīng)的速度，火焰面的溫度取決于燃料空氣摻混比。