中文摘要：

利用Rijke管生成频率、振幅不同的脉动火焰，采取实验与理论并重的研究方案，获得了脉动与稳态燃烧状态下甲烷火焰氮氧化物排放的初步规律；脉动参数（频率、强度）对甲烷火焰氮氧化物生成的影响；通过分形理论和图像处理技术，用纹影摄像的方法，研究了脉动燃烧火焰的流场特征以及与NOx生成的关系；采用内外流场耦合建模的方法研究Rijke管脉动内流场，解决了大振幅驻波热声场管口边界条件的处理和出现数值发散的问题；提出了非定常热流量与声压、质点振速之间的假设关系；依靠自身参量来激发Rijke管振荡，模拟Rijke管的声学特性。实验表明，脉动燃烧和常规燃烧火焰内流场均符合分形特征，可以通过分形维数进行表征；脉动燃烧火焰纹影图像的分形维数高于常规燃烧，火焰的褶皱、卷曲等不规则特征更为明显。随着燃烧功率的增加，脉动燃烧降低NOx的幅度增大；相同燃烧功率下，NOx排放量随脉动频率增大而降低。脉动燃烧技术对抑制甲烷火焰NOx排放非常明显，是控制天然气燃烧污染物的新途径。本项目研究工作的开展，对更好地利用脉动燃烧的优势，推动脉动燃烧技术的应用和低NOx燃烧技术的发展有重要意义。