微重力燃烧研究进展

认识燃烧过程是安全、高效、洁净地利用能源的基础.但是,常重力条件下的浮力对流和重力沉降使得燃烧现象变得复杂.而微重力条件下这些影响几乎消失,这简化了对燃烧的研究.在加深对地面燃烧过程和载人航天器火灾安全问题的认识的推动下,经过近半个世纪特别是最近10多年的发展,微重力燃烧研究已经涵盖了预混气体、气体扩散、液滴、颗粒和粉尘燃烧、燃料表面的火焰传播等燃烧学科的各个领域.研究中实现了球对称液滴燃烧、不受沉降影响的粉尘燃烧、静止或低速对流环境中的燃烧,观察到了火球、自熄灭火焰等现象,阐明了碳黑形成中的热泳力效应、可燃极限与火焰稳定性等机理.加深了对燃烧现象,特别是对辐射效应的理解:在预混气体、气体扩散、液滴等多种火焰中,除了停留时间过短引起的吹熄极限外,还存在辐射热损失过大引起的冷熄极限,后者只能在微重力条件下观测到.部分研究成果已经进入教材.而火焰在微重力下不同于常重力下的现象,对载人航天器火灾安全具有重要意义.考虑到我国的现实情况和国内外的研究现状,建议将煤炭颗粒和粉尘的燃烧、与碳黑相关的机理、辐射效应、化学动力学等作为我国微重力燃烧的主要研究方向.