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对于空间受限的燃烧环境,比如常见的柴油机燃烧室中,火焰撞壁的现象经常发生。火焰与壁面之间的相互作用对近壁面区域的火焰发展、燃烧特性以及污染物形成等具有重大的影响。为了进一步了解近壁面区域的燃烧过程以及火焰撞壁产生的影响,本文采用光学诊断的方法研究了近壁面区域的火焰发展及污染物的生成与氧化历程。首先,通过双色法对近壁面区域的火焰温度和KL因子进行了计算。当壁面高度升高时,火焰温度升高,高温区域增大并由火焰外侧向火焰内部转移,火焰前锋面也由宽变窄。当壁面温度升高时,火焰温度随之上升,同时高温区增大。KL因子结果表明火焰中的碳烟颗粒主要分布在火焰外侧区域。之后,利用激光诱导荧光法对中间产物甲醛、羟基(OH)及多环芳香烃(Polycyclic aromatic hydrocarbon,PAH)等进行了定性测量,壁面参数对这些产物的影响不尽相同:(1)甲醛LIF图像上的信号与温度结果中的低温区域基本吻合,随着壁面高度的增加,甲醛信号峰值下降,并且甲醛浓区从近壁面区域向火焰中心轴附近转移,而甲醛整体分布范围变广。当壁温升高时,甲醛信号降低,整体分布范围变小;(2)OH荧光信号出现在近壁面区域火焰的外侧,随着壁面高度不断增加,OH逐渐向火焰内侧收拢并且荧光信号增强,壁面高度为10 mm时火焰中OH浓度最低。壁面温度为30℃和60℃近壁面区域OH分布差异不大,而壁温升高到125℃时可以明显看出OH浓度增大;(3)壁面高度升高时PAH的荧光信号先增强后减弱,在20 mm和25 mm时信号强度最大。而不同高度下壁面温度对PAH分布的影响相反:壁面较低时,壁面温度升高PAH增多,壁面较高时,壁面温度升高PAH减少。最后,通过激光诱导炽光法对火焰中的碳烟进行了定量测量,碳烟分布规律与PAH相似,说明在火焰撞壁过程中PAH可以有效预测碳烟生成过程。随着壁面高度升高,近壁面区域的碳烟体积分数先升高后降低,在25 mm时火焰中的碳烟总体积分数最高。壁面高度较低时,升高壁面温度碳烟增多,而壁面较高时可以通过升高壁面温度降低碳烟体积分数,最高可以下降27.5%。