Abstract
本文藉由實驗及理論研究凝態燃料在熱對流環境中之燃燒現象。實驗研究中，提出了流體動力伸張在引燃機構上扮演著一重要的角色，實驗結果顯示在流場之上游溫度為1000K，氧濃度為21%時，存在一臨界總體伸張率為50 1/s，當總體伸張率小於此值，引燃機構為熱解率與化學反應速率所控制，而引燃位置始終位在前端停滯點處，爾後其引燃伸張數為正值，所對應之引燃後火焰，似如一包焰(envelope flame)，另一方面在總體伸張率大於臨界值時，引燃位於尾流區，而引燃位置則決定於何處揮發物與新鮮空氣混合最好，因其引燃伸張數為負值，所對應之火焰，如一尾流焰(wake flame)。實驗中亦校驗了一套燃料燃燒時之阻力的量測方法，在以 PMMA為燃料進行阻力分析，其結果顯示，低鄧克爾數 (Damkohlernumber Da) 時，流速高，阻力大，高鄧克爾數時，流速小，阻力小，而有火焰的產生，其形狀具有使流線平順的效用，可降低阻力。理論模式主要的目的是模擬出實驗所觀察得到現象。經由全流場的理論分析，在氣相燃燒的瞬態研究中，首先擴展了以表面熱傳量的瞬時變化為零做為對流環境中引燃準據的適用範圍，並且利用鄧克爾數的基本定義，模擬出實驗所得的現象，即高鄧克爾數時其總體伸張率相對之下較小，理論結果顯示，引燃有利於前端停滯點處，而穩焰的形式則為一包焰，另一方面，低鄧克爾數時，其總體伸張率較高，引燃多位在尾流區，且穩定的火焰是一尾流焰。另外路易斯數 (Lewis number,Le)對引燃機構及引燃後之火焰形狀亦有影響，高路易斯數與低鄧克爾數的現象相同，而低路易斯數與高鄧克爾數的影響相同。此外在擴散火焰的研究分析知，高鄧克爾數，低路易斯數，低派克數(Peclet number,Pe)及噴量大的狀況下均有利於包焰的穩定產生，而低鄧克爾數，高路易斯數，高派克數及小噴量，則尾流焰較有利於生成，而在側邊焰(side flame)的狀況下，火焰跳距(stand-offdistance)較小。