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火焰的自发辐射是燃料燃烧过程中化学反应的外在表现，能够反映火焰的结构形态、当量比例、热释放量等特征信息。将火焰自发辐射应用于火焰光谱诊断研究，对了解、控制和优化燃烧过程具有重要意义。本文以甲烷/氧气层流同轴射流扩散火焰为研究对象，通过实验和数值模拟手段研究扩散火焰OH*自由基的分布特性、反应机理以及操作条件对其的影响，并探讨OH*自由基辐射对火焰燃烧特性的表征能力。 (1)在甲烷/氧气层流同轴射流扩散火焰中，OH*自由基的分布区域由两个化学反应区构成，喷嘴出口处的OH*自由基主要由反应CH+O2=OH*+CO(R1)生成，而火焰锋面区域内的OH*自由基主要由反应H+O+M=OH*+M(R2)生成。OH*自由基分布形态的变化可以用于火焰燃烧状态的判断:当OH*自由基仅分布于火焰的上游区域且呈断开形态时，火焰处于贫氧燃烧状态;当OH*自由基分布呈环状形态时，火焰处于富氧燃烧状态。 (2)反扩散火焰的OH*自由基主要集中于火焰下游的中心轴线处，其浓度峰值远远高于正扩散火焰，说明反扩散形式有利于燃料和氧气的混合，促进化学反应进行。燃料的组分含量和火焰的氧燃当量比例均会对OH*自由基的生成特性产生影响。就影响程度而言，在火焰上游区域:H2添加效应＞氧燃当量比效应＞CO添加效应;而在火焰下游区域:CO添加效应＞氧燃当量比效应＞H2添加效应。 (3)由于OH*自由基和热释放的产生机理不同，局部OH*自由基浓度和局部热释放强度呈负相关关系，因此无法直接采用OH*自由基辐射反映火焰局部区域内的热释放强度。当火焰处于贫氧燃烧状态时，火焰总热释放量随氧燃当量比λ的变化与总OH*自由基浓度具有一致的变化趋势，当燃料流量和氧燃当量比已知时，可以利用OH*自由基强度对火焰的总热释放量进行预测。