충격파가 초음속 수소-공기 화염의 안정한계에 미치는 영향

Measured Effect of Shock Wave on the Stability Limits of Supersonic Hydrogen-Air Flames

충격파가 초음속 수소-공기 제트화염의 화염 안정한계에 미치는 영향을 충격파의 강도와 위치를 변화시키면서 연구하였다. 이러한 목적으로 마하수 2.5의 초음속 연소기 벽면에 쐐기를 부착시켜 경사 충격파를 발생시켰다. 본 실험은 충격파가 초음속 화염에 미치는 영향을 연구한 최초의 실험연구이다. 쉬릴렌 가시화 사진과 벽면 정압, 화염 안정 한계를 측정하였으며 충격파가 없는 경우와 비교하였다. 보염 재순환 영역에 충격파를 적절히 간섭시킴으로써 화염 안정 한계가 대폭 개선되었다. 화염 안정한계가 대폭 향상된 이유는 충격파에 의해 발생한 역압력구배로 화염안정화에 중요한 아음속 재순환 영역의 크기가 증대된 때문으로 여겨진다.

Measured shock wave effects were investigated by changing shock strength and position with particular emphasis on the stability limits of hydrogen-air jet flames. For this purpose, a supersonic nonpremixed, jet-like flame was stabilized along the axis of a Mach 2.5 wind tunnel, and wedges were mounted on the sidewall in order to interact oblique shock waves with the flame. This experiment was the first reacting flow experiment interacting with shock waves. Schilieren visualization pictures, wall static pressures, and flame stability limits were measured and compared to corresponding flames without shock-flame interaction. Substantial improvements in the flame stability limits were achieved by properly interacting the shock waves with the flameholding recirculation zone. The reason for the significant improvement in flame stability limits is believed to be the adverse pressure gradient caused by the shock, which can elongate the recirculation zone.