回火時的周邊速度梯度可由下式確定：
?

　　式中 r——某點離管中心的距離；
　　　　R——管子半徑。
　　在層流情況下，管道中的速度場呈拋物線形，并可用下式表達：
?

　　而v_max=2?

? (此處?? 為平均氣流速度)。
　　若將氣體流量q_v引入，則它與速度之間存在以下關系：
?

?

　　當燃氣組成一定時，??

?為一定值，故??

也可確定。從式(5—9)可知回火極限流量與R3成正比，當燃燒器口徑放大時，回火極限流量也增加。式(5—9)還可寫成
?

?

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　　表明，一定組成的燃氣，其回火極限速度與燃燒器出口直徑成正比，口徑越大，回火極限速度越高。
　　周邊速度梯度理論雖然針對層流狀態(tài)導出，但在某些親流狀態(tài)下也能適用。

　　三、部分預混紊流火焰

　　在工業(yè)窯爐中，往往需要很大的燃燒熱強度，這只有采用紊流燃燒才能達到。
　　從直觀來看，紊流預混火焰較層流預混火焰有明顯不同，諸如：焰面由光滑變?yōu)榘櫱喞：?，可見厚度增加。事實卜紊流火焰厚度遠較層流為大，往往可達數(shù)毫米，火焰長度明顯地縮短，而且頂部變圓，火焰亮度十分高，以致燃燒速度明顯地提高，可達到層流預混火焰的數(shù)倍至數(shù)十倍。
　　當紊動加強時，焰面將強烈擾動，氣體質點離開焰面分散成許多燃燒的氣體微團，它們隨著可燃混合物和燃燒產(chǎn)物的流動而不斷飛散，最后完全燃盡。這時，焰面變?yōu)橛稍S多燃燒中心所組成的燃燒層，燃燒表面積大大增加，燃燒過程大為強化。
　　對自由空間預混式紊流火焰進行研究以后，可以把紊流火焰分為三個區(qū)。如圖3—5—11它們是：
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圖3-5-11 紊流火焰的結構

　　焰核區(qū)1——燃氣空氣混合物尚未點著的冷區(qū)；
　　焰面區(qū)2——著火與燃燒區(qū)，大約90％的燃氣在這里燃燒；
　　燃盡區(qū)3——在這里完成全部燃燒過程，這個區(qū)的邊界是看不見的，要根據(jù)氣體分析來確定。
　　根據(jù)以上火焰結構，紊流火焰的長度可由下式表示：
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　　式中L_f——火焰的總長度；
　　L₂——沿氣流軸線方向紊流火焰的厚度；
　　L₃——沿氣流軸線方向燃盡區(qū)的厚度；
　　L₁——火焰冷核的長度。
　　火焰冷核的長度L1取決于在一定氣體動力特性的氣流中火焰的傳播過程，近似地可寫成：
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　　式中 v——混合物的流動速度；
　　　　r——除去邊界層的出流半徑；
　　　　s_t——紊流火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br /> 　　L₂取決于火焰的紊流特性和燃氣/空氣混合物的性質。對一定的可燃氣體混合物用強化燃燒的辦法來縮小火焰厚度L2是十分困難的。
　　燃盡區(qū)的厚度L3主要取決于混合物的動力特性及氣流速度(停留時間)。對一定組分的混合物可寫成：
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　　式中K——常數(shù)。
　　從火焰總長度的組成可知，要縮小火焰尺寸，主要方法是減小L₁。具體來說，可以減小燃燒器的出口直徑和點火周邊的長度。

　　四、部分預混紊流火焰的穩(wěn)定

　　在紊流條件下，可燃預混氣體的流速較大增加，通常都是超過最大極限速度的，所以對于紊流預混火焰而盲，火焰穩(wěn)定性的主要矛盾在于防止脫火。
　　通常，為了使火焰穩(wěn)定，應當在局部地區(qū)保持氣流速度和火焰?zhèn)鞑ニ俣戎g的平衡。如果從改變氣流速度著手，可用流體動力學方法進行穩(wěn)焰；如果從改變火焰?zhèn)鞑ニ俣戎?，可用熱力學和化學方法進行穩(wěn)焰。
　　為了防止脫火，最常用的方法是在燃燒器出口處設置一個點火源。點火源可以是連續(xù)作用的人工點火裝置，如熾熱物體或一個穩(wěn)定的輔助點火火焰。另外，也可以在燃氣／空氣混合物的氣流中設置火焰穩(wěn)定器來使熾熱的燃燒產(chǎn)物回流火焰根部而形成點火源。
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