双蜡烛火焰振荡的纹影光学探究  被引量:1

Schlieren Optics Study on Flames Oscillation of Two Candles

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作  者:潘天辰 张然[1] 黄永政 赵金龙 罗锻斌[1] PAN Tianchen;ZHANG Ran;HUANG Yongzheng;ZHAO Jinlong;LUO Duanbin(School of Physics,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)

机构地区:[1]华东理工大学物理学院,上海200237

出  处:《大学物理实验》2023年第2期46-49,共4页Physical Experiment of College

基  金:2021年教育部产学合作协同育人项目“基于声场可视化的声学实验设计开发”(202102538004);2019年度上海市重点课程《光电子技术》课程建设项目(YK0126154);华东理工大学2023年本科教育教学改革研究项目;华东理工大学2022年度大学生创新实验项目(X202210251294)。

摘  要:两根相同的燃烧蜡烛17 mm的间距时,可以观察到它们火焰的同步和异步振动。为了探究蜡烛火焰振动原因,通过搭建反射式纹影光路,实现了蜡烛火焰气流场的可视化观察。随着两根蜡烛的靠近,双蜡烛火焰上方气流场会从无耦合的平流状态过度到相互耦合的湍流状态,而湍流区域向下扩散到火焰区域是导致火焰振动的原因。燃烧过程中火焰体积的不对称性涨落导致振荡火焰在同步与异步振荡之间切换;而燃烧过程中火焰周围气流的稳定,则会导致两振荡火焰解耦,湍流层上升离开火焰,火焰恢复稳定燃烧。Synchronous and asynchronous vibrations of their flames can be observed with two identical burning candles at a proper distance.In order to explore the cause of candle flame vibration,a reflective schlieren light path was built to realize the visual observation of candle flame airflow field.With the approach of two candles,the airflow field above the double candle flame will transition from the uncoupled advection state to the coupled turbulent state,and the downward diffusion of the turbulent region to the flame region is the reason for the flame vibration.The asymmetric fluctuation of flame volume during combustion leads to the switching between synchronous and asynchronous oscillation of oscillating flame;During the combustion process,the stability of the air flow around the flame will lead to the decoupling of the two oscillating flames,the turbulent layer will rise and leave the flame,and the flame will resume stable combustion.

关 键 词:燃烧过程 火焰振荡 纹影光学 湍流 

分 类 号:O436.3[机械工程—光学工程]

 

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