於氧化劑與燃料所生成的相對噴流擴散焰中氣體輻射的回饋作用

Abstract

本篇論文以數值模擬方法來解析一層流型式的相對噴流擴散焰在氣體輻射的回饋作用 下，其燃燒與熄滅的情形。在氣體輻射部份以光薄極限（Optically Thin Limit）近 似之，氣體的放射，吸收性質，無窮遠處（即外界環境）的輻射源和燃料表面的放射 率也都列入考慮。燃燒反應假設為發生在氣相部份的二階完全化學反應。熄滅邊界及 接近熄滅時與遠離熄滅時的火焰結構也在文中顯示之。 在此以兩種模型來模擬所考慮的濃縮燃料：一是假設燃料為在某一固定溫度下進行熱 分解；另一是假設燃料的熱分解量與燃料表面溫度之間的關係可用Arrhenius 熱分解 律來描述。燃料假設為具有擴散表面且其輻射性質與頻率無關。 所求得的數值結果顯示氣體輻射的回饋作用對火焰的燃燒與熄滅情形有不可忽視的影 響，特別是在氧氣的供給速率很小時，其影響更是顯著。由數值結果顯示外界輻射源 將提高火焰溫度及增加燃料的分解量，使得燃料的可燃區增大。而火焰區的輻射熱傳 損失增加使得火焰溫度降低因而減少了燃料的分解量，這使得燃料的可燃區變小。燃 料表面的放射率則因影響燃料的熱吸收量和氣相的輻射熱傳情形，故對火焰的燃燒與 熄滅都有甚大影響。本篇論文顯示當氣體的放射（或吸收）情形很大時，即使燃料表 面並沒有輻射熱損失，火焰也可能會熄滅。