性质

层流燃烧速度是一维绝热平面的火焰面相对于来流未燃预混气体的速度。层流燃烧速度是反应燃料燃烧特性的重要参数之一。

测量方法

层流燃烧速度的测量主要有本生灯法，对冲火焰法，定容燃烧弹法等。

本生灯法

图1-1

典型的本生灯火焰，是轴对称的圆锥型预混火焰，如图1－1所示。其基木原理是一定量的未燃预混气体在燃烧器或圆管内作层流流动，若将其点燃，则圆锥型火焰稳定在质量流率和质量燃烧率达到平衡时的燃烧器或圆管出口处。木生灯法是利用预混火焰锥来确定层流燃烧速度。在稳定状态下，单位时间内火焰前锋面被烧掉的混合气等于单位时间内喷口流出的可燃混合气，据此来确定层流燃烧速度。

本生灯火焰的优点：燃烧器较为简单，实验过程容易操作。但是在本生灯法的测量中，需要持续提供未燃气，靠近管壁处的气流受到了管壁散热冷却作用使得火焰前锋正常火焰燃烧速度比其他部位低，管中必处气流受到火馆加热作用而使得火焰前锋的正常拉伸火焰速度达到最大值，因此层流燃烧速度在不同区域会产生差异。此外，由灯口喷出的可燃混合气在过渡到剧烈燃烧之前，存在一个很薄的加热层，因此，火焰前锋锥体的形成要离开灯口－小段距离，并且要比灯口尺寸略微扩大。

对冲火焰法

图1-2

在两个相距一定距离的对置喷嘴中，通过射流的形式提供相同相对的混合气体，点燃可燃气后，使得两个火焰有相互滞止的作用。如图1－2所示，在射流方向，气流速度沿着轴向方向下降，相撞后产生横向的速度分量，火焰也会向着横向延伸，因此火焰整体也是被拉伸的。在实验中，可W很方便地任意调节两个喷嘴之间距离和喷嘴出口预混气体流速，因此通过调节喷嘴之间距离和喷嘴出口预混气体流速改变对冲火焰的拉伸率，可测得拉伸火焰速度以及火焰拉伸率，通过拟合推导出速度梯度为0时候的燃烧速度即为层流燃烧速度。对冲火焰的优点：对冲火焰构造出一种绝热状态，避免了热损失的影响。但是对冲火焰需要示踪粒了，同时对实验条件要求较高。

定容燃烧弹法

在密闭的容器内充满可燃气体，在容器中屯、通过点火系统点燃混合气，火焰由点火中屯、向四周传播，通过纹影系统和高速摄影，可采集火焰的传播过程，进而推导层流燃烧速度。如图1－3所示，在火焰传播过程中，向四周膨胀的已燃气体会使未燃区的压力和温度不断提高，通过壁面反射的压力波又会进而作用到火焰面，影响火焰的传播过程。因此，在层流燃烧速度的测量中，会在定容燃烧弹上安装缸压传感器，测量缸内压力的变化。在推导层流燃烧速度时，使用压力几乎保持不变时的火焰纹影图片，计算层流燃烧速度。定容燃烧弹法的优点是实验装置简单，实验能够连续记录火焰传播过程，保证拉伸率及火焰速度从同一个实验得到，方便推导马克斯坦长度，方便进行高压试验。缺点是点火能量对火焰传播初期有影响，边界对火焰传播后期有影响，因此，在实验室中，会选取不受点火能量W及壁面影响的区间进行层流燃烧速度的推导。2

图1-3

在以上几种常见方法中，本生灯火焰会受到壁面的影响，同时火焰尖端受到火焰拉伸的影响较大；对冲火焰需要提供示踪粒子，且对实验条件要求很高；对于球形火焰，受点火能量及壁面的影响，只有部分数据能够用来推导层流燃烧速度，但实验装置较为简单，实验过程中可记录连续的火焰传播过程，保证拉伸率及火焰速度从同一实验得到，可推导出马克斯坦长度，并且方便进行高压试验。因此，近年来，定容燃烧弹法广泛应用于研究层流燃烧速度的实验中。2

影响因素

火焰拉伸对层流燃烧速度有较大的影响，是引起误差的主要因素，燃烧速度对火焰拉伸的敏感程度可通过马克斯坦长度(Marksteinlength)来表征。

混合气成分比例