图6不同直径油池火焰在声波强迫下的频域信号(a、b和c前缀分别表示在30Hz、50Hz和70Hz声波作 用下：1、2和3后缀分别表示火焰面积、火焰宽度和火焰高度信号) Fig.6 Frequency signals of pool flames with different diameters under acoustic force(a,b and c prefixes denote the sound waves at 30 Hz,50 Hz and 70 Hz,respectively;1.2 and 3 suffixes indicate the flame area,flame width and flame height signal respectively) 从幅值上看，火焰面积、宽度和高度数值的FFT变化幅值随油池直径的增加而增加： 此外，输入的声波信号频率越低，在低于火焰振荡频率的频域内(0-10)峰值越集中， 表明低频声波对火焰结构的破坏更为明显，导致火焰信号极不稳定：输人的信号为70 Hz时，由于火焰重新趋于稳定，频域分布趋于自由燃烧下的频域分布，但主频和次频 的幅值降低，次频不显著，表明此时声波降低了正常的火焰脉动幅度。 从峰值频率上看，间歇截断状态和稳定燃烧状态下的声信号龚火焰面积的频域分布中 不易识别，而偏转状态下峰值较为明显，这是由于偏转状态下火焰结构更为完整，周期规 律性更强。火焰高度无法识别出70Hz的声信号，火焰宽度财还受限制，声信号在火焰宽 度频域分布中始终突出。这是由于声波方向与火焰羽流防向垂直，声波扰动引起横向压力 梯度相对于受控于重力和浮力作用引起的垂直压力梯度更大火焰在横向方向的扰动更为 显著：70Hz声频率下火焰的频域分布除火焰自身的脉动频率外还存在噪点，表明火焰在 稳定燃烧频率下依然存在小振幅脉动。 2.4火焰理查德森数 针对横风作用下的油池火焰，Majeski等入的通过Richardson数即火焰受到浮力与 惯性力之比分析火焰不稳定性。 Ri=AP.gL Pr U2 (3) 式中：△p为侧风密度与燃烧产物的密度差，kgm3:p为火焰密度，kgm3；L为油池 特征尺寸，m,一般取油池直径g为重力加速度，ms2:U为侧风风速，ms。Ri数值越 大，表示火焰处于越稳定的状态，反之火焰越不稳定。 刘鹏翔通过推和研究发现小尺度油池火焰在环境风作用下的和火焰倾角的正 切值存在一次函数关 tan0=A.Ri+B (4) 式中，ta火焰倾角的正切值，定义为水平位移与和火焰高度的比值。 与侧风类似，横向声波同样会引起火焰水平动量扰动和火焰倾角的特征性变化。此外， 声波作用下的火焰不稳定性还对频率有明显依赖性。因此借助火焰倾角与数的关系分析 声波作用下的R数的形式：将式(3)U带入当地空气振动速度，通过当地扰动声压的有 效声压表示P剧： U=√Plp≈0.7Px (5) 式中，P为扰动有效声压，Pa:Pmas为最大振幅声压，Pa:p为介质静态密度，kgm 3:c为声波在该介质传播的声速，ms分别通过下式得到： p=1.2929B273.16 101325T (6) 式中，P。为静态气压，Pa:T为介质温度，K。经由实验测得3cm、4cm和5cm直径 油池在自然状态下的火焰中心温度分别为384.2℃，453.6℃和564.7℃，取火焰中心温度 与28℃空气温度的平均温度作为介质温度即火焰平均温度，进而得到介质密度和以及与图 6 不同直径油池火焰在声波强迫下的频域信号(a、b 和 c 前缀分别表示在 30 Hz、50 Hz 和 70 Hz 声波作 用下；1、2 和 3 后缀分别表示火焰面积、火焰宽度和火焰高度信号) Fig.6 Frequency signals of pool flames with different diameters under acoustic force(a, b and c prefixes denote the sound waves at 30 Hz, 50 Hz and 70 Hz, respectively; 1. 2 and 3 suffixes indicate the flame area, flame width and flame height signal respectively) 从幅值上看，火焰面积、宽度和高度数值的 FFT 变化幅值随油池直径的增加而增加； 此外，输入的声波信号频率越低，在低于火焰振荡频率的频域内（0-10 Hz）峰值越集中， 表明低频声波对火焰结构的破坏更为明显，导致火焰信号极不稳定；当输入的声信号为 70 Hz 时，由于火焰重新趋于稳定，频域分布趋于自由燃烧下的频域分布，但此时主频和次频 的幅值降低，次频不显著，表明此时声波降低了正常的火焰脉动幅度。 从峰值频率上看，间歇截断状态和稳定燃烧状态下的声信号在火焰面积的频域分布中 不易识别，而偏转状态下峰值较为明显，这是由于偏转状态下火焰结构更为完整，周期规 律性更强。火焰高度无法识别出 70 Hz 的声信号，火焰宽度则不受限制，声信号在火焰宽 度频域分布中始终突出。这是由于声波方向与火焰羽流方向垂直，声波扰动引起横向压力 梯度相对于受控于重力和浮力作用引起的垂直压力梯度更大，火焰在横向方向的扰动更为 显著；70 Hz 声频率下火焰的频域分布除火焰自身的脉动频率外还存在噪点，表明火焰在 稳定燃烧频率下依然存在小振幅脉动。 2.4 火焰理查德森数 针对横风作用下的油池火焰，Majeski 等人[25][26]的通过 Richardson 数即火焰受到浮力与 惯性力之比分析火焰不稳定性。 2 Ri f gL U      （3） 式中：Δρ 为侧风密度与燃烧产物的密度差，kg·m-3；ρf为火焰密度，kg·m-3；L 为油池 特征尺寸，m，一般取油池直径；g 为重力加速度，m·s-2；U 为侧风风速，m·s-1。Ri 数值越 大，表示火焰处于越稳定的状态，反之火焰越不稳定。 刘鹏翔[27]通过推导和研究发现小尺度油池火焰在环境风作用下的 Ri-1和火焰倾角的正 切值存在一次函数关系： -1 tan θ=A Ri +B  （4） 式中，tanθ 为火焰倾角的正切值，定义为水平位移与和火焰高度的比值。 与侧风类似，横向声波同样会引起火焰水平动量扰动和火焰倾角的特征性变化。此外， 声波作用下的火焰不稳定性还对频率有明显依赖性。因此借助火焰倾角与 Ri 数的关系分析 声波作用下的 Ri 数的形式：将式（3）U 带入当地空气振动速度，通过当地扰动声压的有 效声压表示[28]： max U P P   / 0.7  （5） 式中，P 为扰动有效声压，Pa；Pmax为最大振幅声压，Pa；ρ 为介质静态密度，kg·m- 3；c0为声波在该介质传播的声速，m·s-1；分别通过下式得到： 0 273.16 1.2929 101325 P T   （6） 式中，P0为静态气压，Pa；T 为介质温度，K。经由实验测得 3 cm、4 cm 和 5 cm 直径 油池在自然状态下的火焰中心温度分别为 384.2 ℃，453.6 ℃和 564.7 ℃，取火焰中心温度 与 28 ℃空气温度的平均温度作为介质温度即火焰平均温度，进而得到介质密度和以及与 录用稿件，非最终出版稿