文章修改说明

文章修改说明

尊敬的审稿专家，

您好，我是《卷吸现象实验研究》一文的作者，非常感谢您在百忙之中审阅了此文，并对文章提出了宝贵的修改意见。根据这些意见，我对文章做了修改，改动之处在新的稿件正文中以红色标出。本文将对这些审稿意见进行分类回复。

1. 掺混均匀性方面的问题：

问题2

改进燃烧区掺混均匀性的判别方法，制作新的温度探针，重做掺混均匀性实验，将测点数从1个增加到8个，具体方法如下所述。

问题3

在先前的实验和本次的实验中，掺混均匀性实验和贫油熄火实验都是分开进行的，不会对测量结果造成影响，具体实验过程如下所述。

问题4

测量8个位置处的温度，定义不均匀系数，通过这个系数来量化凹腔内的温度分布均匀性。具体实验结果如下所述。

重做掺混均匀性实验：

如下图所示，将凹腔区燃烧温度的测点位置从1个增加到8个，采用安装有热电偶的陶瓷探针测量温度，通过旋转探针的轴，实现这8个位置处的温度测量。在先前的实验和本次的实验中，都是先在侧壁面安装石英玻璃观察窗，调节主流状态至试验状态，驻涡燃烧室点火，逐渐减小油量，测得此状态下的贫油熄火油量；然后将观察窗更换为温度测量座，安装温度探针后，驻涡燃烧室重新点火，调节油量至略大于贫油熄火油量，测量燃烧区的温度。此测量方法可以避免探针的稳焰作用对测量结果造成影响。

掺混均匀性实验的结果如下图所示，在不同主流速度条件下，燃烧区温度分布的趋势相同，位置1、2、3处的温度较高，沿凹腔内漩涡的旋转方向，温度逐渐降低，位置4处的温度较低。这是由于位置1、2、3距离燃料喷口较近，局部油气比较高，沿漩涡的旋转方向，局部油气比逐渐减小。

为定量分析燃烧区掺混的均匀性，计算凹腔内的平均温度

T，定义不均匀性系数 。

average

结果如下表所示，随着主流速度的提高，

T逐渐增加，不均匀性系数减小，在四个主流

average

速度条件下，不均匀性系数均小于5%，结果表明，凹腔内的掺混较为均匀，实验条件满足了测量原理对于掺混均匀性的要求。

2. 实验的不确定性分析：

问题1

增加不确定性分析，分析中将考虑以下因素对卷吸量测量不确定性的影响：测量装置的精度、燃烧区温度分布的不均匀性、燃烧区平均温度低于理论熄火温度。

根据误差分析方法，对于间接测量的量Ｙ，其表达式为＝Y ,则间接测量量Ｙ的相对误差可以表示为：＝Y

Y ∆

取主流速度为50m/s 的状态进行分析：

先仅考虑测量装置精度的影响，主流空气流量和燃油流量的测量精度为0.5%，计算得到油气比的精度：

考虑燃烧区温度分布不均匀性的影响，如前所述，燃烧区温度分布不均匀性系数φ为3.0%，测温用热电偶的精度为1%，得到油气比的实际精度：

考虑燃烧区平均温度低于理论熄火温度，如前所述，平均温度average T 为1342K ，与甲烷

理论熄火温度1543K 相比，相差201K ，温差与理论温度之比为13%，计算得到卷吸比例的测量精度：

用类似方法，可得到其他状态下的测量精度，最低的为18%。

本次分析中，用燃烧区平均温度与理论燃烧温度的差值来分析误差。实际上，燃烧区平均温度低于理论熄火温度，部分原因是由于燃烧室的热损失导致测得的燃烧区温度偏低，而这个因素不影响卷吸量及卷吸比例的计算，因此，实际的测量精度高于上述精度。各参数的精度如下表所示。

3. 图8的问题：

问题6

图8如下所示，在先前的研究中，每个通道高度条件下，选择5-6个主流速度进行实验研究。上次的数据处理完成后，发现曲线有交叉，认为是实验不确定性导致的，没有重做实验。本次稿件修改时，重做了图8涉及的所有实验。本次试验的主流速度范围提高到90m/s ，方案1和方案2的曲线没有交叉，具体实验结果如下。

问题7 这是由于实验的主流速度范围较小，main

e m m 增大的趋势不明显，增大实验范围后，变化的趋势较为明显，具体结果如下。

问题8

这是由于实验点较少，重做实验，增加数据点后，从结果可以看出，方案1和方案2的变化规律是一致的，其他试验方案的变化规律也是一致的，具体结果如下。

问题9

上次实验时，每个高度方案只选择5-6个主流速度进行实验研究。本次重做实验时，增

加了数据点的个数和扩大了主流速度的范围，具体结果如下。

在凹腔不进气、且无主流稳定器条件下，重做卷吸量实验。

将每个通道高度下的主流速度范围都扩大到20-90m/s ，数据点都增加到10个以上。另外，为使各高度方案的间隔较为一致，增加了实验方案mm h 8.17 。重做实验和上次实验的结果对比如下所示。并将每个实验方案的结果都分开对比，可看出，两次实验的结果基本一致。

本次数据处理过程中，发现原来的数据处理程序存在错误，计算无凹腔进气条件下的main e m m 值时，m e 计算正确，而main

e m m 计算时单位换算出错，原结果少乘以系数3.6。 部分需要更换的图和更换后的图如下所列。

4. 变化原因分析：

问题5

a. 图8的原因分析

不采用稳定器时的结果如下图所示，随着主流速度的增大，卷吸量和卷吸比例都增大。这是由于主流气体流过凹腔时，存在剪切层，随着主流速度的增大，速度梯度增大，剪切应力增大，导致主流对凹腔的影响增大，凹腔卷吸量和卷吸比例增大。

相同主流速度条件下，随着主流通道高度的减小，卷吸量和卷吸比例都增大。这是由于通道高度减小时，在速度相同的条件下，主流的湍流强度增加，主流空气与凹腔空气的相互作用增强，凹腔卷吸量增大。另外，主流通道高度减小时，主流流量减小，所以卷吸比例增大。

b. 图9的原因分析

图9所下所示，采用小堵塞比稳定器时，随着主流速度的增大，卷吸比例增大。原因与无稳定器时的一样。采用大堵塞比稳定器时，随着主流速度的增大，卷吸比例先增大后减下。这是由于大堵塞比稳定器后方的区域较大，这个区域也存在卷吸，当主流速度较大时，会导致凹腔区域的卷吸比例减小。

当堵塞比相同时，V 型稳定器的卷吸比例比U 型稳定器的大。这是由于V 型稳定器与主流速度方向有一个夹角，有利于主流空气进入到凹腔内。

问题10

本次修改增加了卷吸量随主流速度的变化示意图，如下图a 所示，对比分析有利于解释变化的原因。

当没有凹腔进气时，随着主流速度的增大，卷吸量和卷吸比都增大。当有凹腔进气时，随着主流速度的增大，卷吸量增大，卷吸比减小。