本实验是对小尺度液体燃料(乙醇)扩散小火焰的研究。最近几年,关于机械和电机设备小型化的研究受到很大的关注。微型动力源领域的研究,是新兴的科技领域,它是在微型机械设备制造技术最近取得的发展基础上进行的。微小尺度火焰的研究是研发高效、安全的微燃烧器必需的基础。目前国内外对在微小尺度条件下液体燃料燃烧特性的基础研究比较少。 本文设计了一实验台对扩散小火焰进行实验研究。实验采用无水酒精作液体燃料,选取陶瓷管和透明的石英玻璃管作为燃烧器,陶瓷管内径分别为0.4mm、0.6mm和1.0mm,石英玻璃管的内径分别为1.8mm、1.6mm和1.0mm。采用注射泵和利用高度差两种方法来实现液体燃料的供给。用体视显微镜配以数字摄像头及计算机观测火焰和管内的气化,热电偶进行测温,用高压直流电源提供强电场。 在此基础上我们对液体燃料扩散小火焰的结构、火焰特征、燃烧器的温度场、燃烧器散热对火焰的影响、管内的气化特性、电场对火焰的影响和电场对管内气化的影响等进行了实验研究。实验结果表明,小尺度火焰呈现三个不同的阶段：淬熄极限火焰、稳定火焰和振荡火焰。管径d越小,淬熄火焰的区域也越小,对应所需要的Re越大,其稳定燃烧的流量范围也越小,开始稳定燃烧的流量u也越小,开始振荡燃烧的流量也越小,在振荡燃烧的过程中,也最容易由于气化的气体吹熄,燃烧最不稳定。在淬熄极限燃烧区,火焰高度H几乎不变。在稳定燃烧区,同一管径下,火焰高度和宽度W随着流量线性增大。在同一流量下,火焰高度随着管径的减小而增大。在同-Re数下,管径越小,火焰无量纲高度越大。管壁温度T与管壁到管口的距离x呈指数减小的变化规律。在相同的流量下,由于散热的作用,火焰的高度随着陶瓷管露出长度的增加而减少。随着陶瓷管露出长度的增加,可燃极限淬熄流量减小,稳定燃烧流量范围增大。同-管径下,随着流量的增大,火焰高度线性增大,气化深度D线性减小,高深和S基本上保持不变。高深和只与管径有关,且随着管径的减小而减小。 在上述实验基础上,研究了电场对火焰和管内气化的影响。实验分别对不同的电极方向、电极距、燃烧器、电极形状和电压进行研究。结果表明：当电压U较小时,电场对火焰尺寸和形状的作用不太明显。当电压增大时,火焰高度会随着电压的增大而明显减小,火焰被压缩,变的矮胖。电极距越小,这种变化越明显。负电场时,火焰特征尺寸的变化比正电场更有规律,对火焰的压缩作用也要强于正电场,火焰变的矮胖的程度更大,电压增大到一定程度,会出现析碳。针形电极由于离子风的作用火焰易被吹熄,且电极距越小,被吹熄所需电压也越小。正电场和负电场都有加大气化深度和高深和的作用。且在同一条件下,电压越大,电极距越小,减小火焰高度、加大气化深度和高深和作用越明显。这是电雾化和电场对火焰作用的综合结果。