橫向聲波擾動下甲烷射流擴散火焰的頻率響應

摘要：為了探索火焰在橫向聲波擾動下的振蕩現象,基于高速火焰/紋影圖像研究了開放環境中橫向聲波激勵作用下甲烷射流擴散火焰的響應。外加聲波激勵的頻率分別為5、10、15、20 Hz,聲波激勵幅值均為3 V,采用無聲波激勵組作為對照組。對時序彩色火焰圖像處理得到火焰整體頻譜圖和火焰振蕩主頻云圖,對時序火焰流場紋影圖像處理得到火焰流場振蕩主頻云圖。從火焰整體頻譜圖中發現:所有實驗條件下火焰振蕩主頻均為10.7 Hz,但從火焰振蕩主頻云圖和流場振蕩主頻云圖中卻可以發現火焰振蕩主頻中存在非線性響應(20.5 Hz和21.4 Hz),橫向聲波激勵和大尺度渦結構的相互作用影響這種局部非線性響應的出現。在流場振蕩主頻云圖中可以發現噴嘴出口存在對應于外部聲波激勵的振蕩頻率,這是聲波驅使射流周期性橫向運動的結果。