扩散火焰是扩散燃烧所形成的火焰，将燃料和空气分别喷入燃烧室，经过扩散相互混合而燃烧形成的火焰。湍流扩散火焰也可以称为湍流非预混火焰。实际运用中的燃烧大多都是扩散火焰。扩散火焰主要运用于电站锅炉、柴油机和燃气轮机。混合分数是扩散火焰中一个重要的概念。87042
温度等反应标量都是混合分数的函数，一些扩散火焰的数值模型也是基于混合分数概念所提出的。Mizobuchi[19]等人通过直接数值模拟研究了三维湍流氢气的抬升火焰，说明了三种关于湍流抬升火焰的组成结构。Ruan等人利用相同的直接模拟数据对标量耗散率和其模型进行了研究，说明分析了扩散火焰中拉伸率与位移速度和曲率之间的关系[20]。Steinberger[21]等人结合有限速率模型运用直接数值模拟研究了平面二维非预混射流火焰。因为扩散火焰中存在着燃料和氧化剂相互混合后自点燃过程，这个过程是扩散火焰着火稳燃的控制机理，所以自点燃过程是扩散火焰DNS研究的重点问题。Echekki和Chen通过二维的直接数值模拟对非均匀的氢气和空气混合物的自点燃过程进行了研究论文网，指出自点燃一般发生在分散空间的部分区域，这个区域被称为着火核心[22]。在着火核心处有较多的贫燃混合物、中间产物，其标量耗散率也比较低。Sankaran[23]等人详细研究了自点燃和随后的热量释放与非均匀温度分布之间的关系。说明了着火核心位置和火焰演变与标量混合以及湍流有着重要关系，局部的高温度核心可以促进着火提前并且使燃烧持续。他们还提出了自发传播和爆燃两种不同的着火方式。Chen[24]等人和Hawkes[25]等人在此基础上对自发传播和爆燃两种着火方式作了进一步研究。指出如果火焰的传播速度小于1。1倍层流火焰速度，着火是爆燃；如果大于1。1倍层流火焰速度，发生的是着火自发传播。Yoo[26]等人结合详细的化学反应机理深入研究了HCCI中庚烷和空气的混合物在非均匀温度分布状况下的着火现象。在燃烧过程中，温度分布的非均匀性增加则庚烷燃烧的平均热释放率升高。结合位移速度分析发现火焰锋面的爆燃现象是由于强温度非均匀性所导致。Sreedhara[27]等用三维直接数值模拟结合简化机理对庚烷和空气混合物的扩散射流火焰进行了研究，结果表明自点燃区域最初发生在最大反应混合质量分数和较小标量耗散处，这个区域之后移动到涡团中心。自点燃之后燃烧由涡团中心渐渐向涡团外围发展。着火点与喷口的一段距离称为火焰抬升高度，这也是DNS所研究的重点问题。我国王智化[28]等人运用二维直接数值模拟来计算Cabra等人所得到的带高温伴流的氢气和氮气混合物的扩散火焰，记录了温度、物质浓度分布和火焰的抬升高度，并且详细说明了在较强湍流中射流火焰的演变过程。涡团脉动在湍流扩散火焰中会影响物质之间的相互混合，还会引起二次点燃和过多的局部熄火。这些现象往往会造成不完全燃烧，以至形成未完全燃烧的碳和碳黑。Lignell[29]等人运用二维的直接数值模拟对乙烯空气混合物的非预混火焰进行了研究，发现较高温度的炭黑存在于火焰曲率中心位置，并且认为炭黑的存在有利于火焰的传播。
从以上湍流扩散火焰的研究进展与现状中可以看出，直接数值模拟可以很好地帮助我们深入研究湍流扩散火焰的各种机理，对理论研究和实际运用都起到了极大的促进作用。
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