层流预混火焰实验平台(合肥光源)

层流预混火焰实验平台为本中心自行研制,主要用于各类燃料的一维变压力层流预混火焰实验研究。平台主要由平面预混火焰腔体、光电离腔体和自制反射式飞行时间质谱仪三部分构成。平面预混火焰腔体中安装有一个McKenna平面火焰炉,火焰炉表面可产生径向均匀性很好的平面预混火焰,火焰炉由步进电机控制,可沿垂直方向上下移动,从而使得安装在火焰炉上方的石英喷嘴能够对不同轴向位置的火焰物种进行取样。取样后的火焰物种在真空度更高的光电离腔体内迅速膨胀并形成超声分子束,从而大为提高火焰物种的平均自由程、减少物种之间的碰撞机率,实现对自由基、烯醇等活泼火焰产物的在线诊断。超声分子束在光电离腔体内与同步辐射真空紫外(VUV)光交叉,电离后的火焰物种被反射式飞行时间质谱仪检测。实验中有两种模式,一是固定火焰炉位置、改变光子能量,测量光电离效率(PIE)谱以获得火焰物种的电离能信息,从而鉴别各类火焰物种,特别是含有同分异构体结构的物种;二是选取多个合适的光子能量、扫描火焰炉轴向位置,测量一系列光电离质谱以获得火焰物种沿火焰炉轴向的浓度分布。实验结果可用于各类燃料燃烧反应动力学模型的验证。