基于平面激光诱导荧光(PLIF)技术，在常温常压下对富燃料正丁烷/空气同轴射流预混火焰结构及热释放率(HRR)特性进行了实验研究。通过火焰轴截面的OH-PLIF与CH₂O-PLIF二维测量以及[OH]×[CH₂O]归一化乘积获得热释放率分布特性，计算得到火焰面厚度值，并与火焰自发光CH*自由基表征的热释放率分布与火焰厚度值进行比较。结果表明：火焰中热释放率区域位于CH₂O与OH自由基峰值之间，基于PLIF测量得到的热释放率区间比CH*自发光区域稍小；燃料当量比对热释放率峰值位置和分布区域有较大的影响，但低雷诺数下预混气初始流速对热释放率分布的影响较小；根据OH自由基与CH₂O峰值位置间距得到的火焰面厚度值明显大于利用CH*自发光和[OH]×[CH₂O]得到热释放率的半峰全宽。

微射流火焰形貌观测及火焰中重要基元的准确测量, 对利用微尺度火焰燃烧特性研制开发微型燃烧动力系统具有重要意义。本文建立了微喷管射流火焰实验及光学测量系统, 对H2和CH4微射流火焰进行了实验研究, 测量了两种重要基元(CH,OH)的空间分布。首先, 探索了相机曝光时间对H2微射流火焰成像的影响, 得到了不同流速下H2微射流火焰形貌的变化规律。其次, 采用平面激光诱导荧光测量技术得到了不同燃料流速下H2及CH4微射流火焰中OH基元分布,同时还利用单反相机加CH滤镜通过长时间曝光(30 s)的方法获得了CH4微射流火焰中CH基元的分布。结果表明, 火焰图像清晰度随曝光时间增加提高, 曝光时间30 s时可获得H2微射流火焰的清晰照片; 采用分辨率2 048×2 048的ICCD相机可获得微尺度火焰OH基元分布的清晰图像。微射流火焰形貌及重要基元的实验结果表明相关数值计算方法准确可靠。

为了提高微小火焰间接测量的准确性，根据灰度值和火焰温度的线性简化关系，利用数字图像处理软件Matlab对火焰图像进行灰度提取，间接获得火焰高度数据。测量结果表明：所测火焰高度数据准确，和实验结果吻合，用这种方法获取数据是可行的，而且方便简明。