procyberВестник кибернетикиProceedings in Cybernetics1999-7604Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»10.34822/1999-7604-2022-3-75-83procyber-459Research ArticleФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИPhysics and MathematicsИЗУЧЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ В РАСШИРЯЮЩЕЙСЯ СФЕРЕSTUDY OF FLAME PROPAGATION IN AN EXPANDING SPHEREhttps://orcid.org/0000-0002-8657-5803АлексеевМ. М.AlekseevM. M.

кандидат физико-математических наук, доцент

E-mail: amm.iff@gmail.com

Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Associate Professor

E-mail: amm.iff@gmail.com

https://orcid.org/0000-0002-3553-7356СеменовО. Ю.SemenovO. Yu.

кандидат физико-математических наук, доцент

E-mail: ous.tutor.phinma@mail.ru

Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Associate Professor

E-mail: ous.tutor.phinma@mail.ru

Сургутский государственный университет, СургутРоссияSurgut State University, SurgutRussian Federation20220311202203 (47)7583Copyright © Алексеев М.М., Семенов О.Ю., 20222022Алексеев М.М., Семенов О.Ю.Alekseev M.M., Semenov O.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/459

Исследовано распространение пламени, развивающегося в сферическом объеме однородного предварительно смешанного горючего газа, находящегося в мыльном пузыре и воспламененного с помощью электрического разряда. Проведена визуализация распространения фронта пламени с помощью высокоскоростной цифровой видеокамеры. Получены зависимости скорости фронта пламени от времени и радиальных величин мыльного пузыря в широком диапазоне условий по видеозаписям серии экспериментов.Результаты экспериментальных исследований могут использоваться для создания современных камер сгорания и более совершенных горелочных устройств.

The article studies the flame propagation in a soap bubble filled with a spherical volume of a homogeneous pre-mixed combustible gas ignited by an electrical discharge. Visualization of the flame front propagation is carried out using a high-speed digital video camera. The video recordings of an experiment series show the relationship between the flame front velocity and the time and radial values of a soap bubble in various conditions.The experiment results can be used for the invention of a modern combustion chamber and more sophisticated burner arrangements.

фронт пламенискоростьгорениепропанмыльный пузырьрадиус сферытеплодиффузионная неустойчивостьискровое зажиганиевизуализацияflame frontvelocitycombustionpropanesoap bubblesphere radiusthermal diffusion instabilityspark ignitionvisualizationReferencesFaghih M., Chen Z. The Constant-Volume Propagating Spherical Flame Method for Laminar Flame Speed Measurement Science // Science Bulletin.Faghih M., Chen Z. The Constant-Volume Propagating Spherical Flame Method for Laminar Flame Speed Measurement Science // Science Bulletin.Vol. 61, Is. 16. P. 1296–1310. DOI 10.1007/s11434-016-1143-6.Vol. 61, Is. 16. P. 1296–1310. DOI 10.1007/s11434-016-1143-6.Vledouts A., Quinard J., Vandenberghe N., Villermaux E. Explosive Fragmentation of Liquid Shells // J Fluid Mech. 2016. Vol. 788. P. 246–273. DOIVledouts A., Quinard J., Vandenberghe N., Villermaux E. Explosive Fragmentation of Liquid Shells // J Fluid Mech. 2016. Vol. 788. P. 246–273. DOI1017/jfm.2015.716.1017/jfm.2015.716.Li F.-S., Li G.-X., Jiang Y.-H., Li H.-M., Sun Z.-Y. Study on the Effect of Flame Instability on the Flame Structural Characteristics of Hydrogen/AirLi F.-S., Li G.-X., Jiang Y.-H., Li H.-M., Sun Z.-Y. Study on the Effect of Flame Instability on the Flame Structural Characteristics of Hydrogen/AirMixtures Based on the Fast Fourier Transform // Energies. 2017. Vol. 10, No. 5. P. 678. DOI 10.3390/en10050678.Mixtures Based on the Fast Fourier Transform // Energies. 2017. Vol. 10, No. 5. P. 678. DOI 10.3390/en10050678.Askari O., Elia M., Ferrari M., Metghalchi H. Cell Formation Effects on the Burning Speeds and Flame Front Area of Synthetic Gas at High Pressures and Temperatures // Appl Energy 2017. Vol. 189, Is. C. P. 568–577.Askari O., Elia M., Ferrari M., Metghalchi H. Cell Formation Effects on the Burning Speeds and Flame Front Area of Synthetic Gas at High Pressures and Temperatures // Appl Energy 2017. Vol. 189, Is. C. P. 568–577.Choi O., Lee M. C. Investigation into the Combustion Instability of Synthetic Natural Gases Using High Speed Flame Images and Their Proper Orthog-Choi O., Lee M. C. Investigation into the Combustion Instability of Synthetic Natural Gases Using High Speed Flame Images and Their Proper Orthog-onal Decomposition // Int J Hydrog Energy. 2016. Vol. 41, Is. 45. P. 20731–20743.onal Decomposition // Int J Hydrog Energy. 2016. Vol. 41, Is. 45. P. 20731–20743.Володин В. В., Голуб В. В., Ельянов А. Е., Коробов А. Е., Микушкин А. Ю., Петухов В. А. Влияние объема водородно-воздушной газовой смеси, типа и энергии инициирования на распространение сферического фронта пламени // Вестн. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. ЕстественныеВолодин В. В., Голуб В. В., Ельянов А. Е., Коробов А. Е., Микушкин А. Ю., Петухов В. А. Влияние объема водородно-воздушной газовой смеси, типа и энергии инициирования на распространение сферического фронта пламени // Вестн. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественныенауки. 2019. No 2. С. 64–80. DOI 10.18698/1812-3368-2019-2-64-80.науки. 2019. No 2. С. 64–80. DOI 10.18698/1812-3368-2019-2-64-80.Vledouts A., Quinard J., Vandenberghe N., Villermaux E. Explosive Fragmentation of Liquid Shells // J Fluid Mech Cambridge University Press. 2016.Vledouts A., Quinard J., Vandenberghe N., Villermaux E. Explosive Fragmentation of Liquid Shells // J Fluid Mech Cambridge University Press. 2016.Vol. 788. P. 246–273. DOI 10.1017/jfm.2015.716.Vol. 788. P. 246–273. DOI 10.1017/jfm.2015.716.Семенов О. Ю. Исследование релаксационного распространения пламени в каналах : автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. Томск, 2014. 23 с. URL: https://vital.lib.tsu.ru/vital/access/manager/Repository/vtls:000476181 (дата обращения: 01.04.2022).Семенов О. Ю. Исследование релаксационного распространения пламени в каналах : автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. Томск, 2014. 23 с. URL: https://vital.lib.tsu.ru/vital/access/manager/Repository/vtls:000476181 (дата обращения: 01.04.2022).Ciccarelli G., Chaumeix N., Mendiburu A. Z., N’Guessan K., Comandini A. Fast-Flame Limit for Hydrogen/Methane-Air Mixtures // ProceedingsCiccarelli G., Chaumeix N., Mendiburu A. Z., N’Guessan K., Comandini A. Fast-Flame Limit for Hydrogen/Methane-Air Mixtures // Proceedingsof the Combustion Institute. 2019. Vol. 37, Is. 3. P. 3661–3668. DOI 10.1016/j.proci.2018.06.045.of the Combustion Institute. 2019. Vol. 37, Is. 3. P. 3661–3668. DOI 10.1016/j.proci.2018.06.045.Alekseev M. M., Alekseev M. V., Samsonov V. P., Semenov O. Yu. Simulation of Hydrodynamic Phenomena Attendant on the Flame Front Propagation in a Tube Behind a Piston // Tech Phys. 2014. Vol. 59, No. 1. P. 52–59.Alekseev M. M., Alekseev M. V., Samsonov V. P., Semenov O. Yu. Simulation of Hydrodynamic Phenomena Attendant on the Flame Front Propagation in a Tube Behind a Piston // Tech Phys. 2014. Vol. 59, No. 1. P. 52–59.Nandan V. D., Deore N. Developments of Flame Propagation in Micro and Mesoscale Channels // IOSR Journal of Engineering. 2014. Vol. 04, Is. 06.Nandan V. D., Deore N. Developments of Flame Propagation in Micro and Mesoscale Channels // IOSR Journal of Engineering. 2014. Vol. 04, Is. 06.P. 26–29.P. 26–29.Алексеев М. М., Семенов О. Ю. Физическое моделирование тюльпанообразного пламени при горении газов в цилиндрической вертикальнойАлексеев М. М., Семенов О. Ю. Физическое моделирование тюльпанообразного пламени при горении газов в цилиндрической вертикальнойтрубе // Вестн. кибернетики. 2021. No 1 (41). С. 63–70.трубе // Вестн. кибернетики. 2021. No 1 (41). С. 63–70.Jang H. J., Lee S. M., Kim N. I. Effects of Ignition Disturbance on Flame Propagation of Methane and Propane in a Narrow-Gap-Disk-Burner // Combustion and Flame. 2020. Vol. 215. P. 124–133. DOI 10.1016/j.combustflame.2020.01.019.Jang H. J., Lee S. M., Kim N. I. Effects of Ignition Disturbance on Flame Propagation of Methane and Propane in a Narrow-Gap-Disk-Burner // Combustion and Flame. 2020. Vol. 215. P. 124–133. DOI 10.1016/j.combustflame.2020.01.019.Алексеев М. М., Борисов В. Е., Семенов О. Ю., Якуш С. Е. Моделирование горения в узком плоском канале // Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. 2016. Т. 134. 32 с. DOI 10.20948/prepr-2016-134.Алексеев М. М., Борисов В. Е., Семенов О. Ю., Якуш С. Е. Моделирование горения в узком плоском канале // Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. 2016. Т. 134. 32 с. DOI 10.20948/prepr-2016-134.Badawy T., Chao X. B., Xu H. Impact of Spark Plug Gap on Flame Kernel Propagation and Engine Performance // Applied Energy. 2017. Vol. 191. P. 311–327. DOI 10.1016/j.apenergy.2017.01.059.Badawy T., Chao X. B., Xu H. Impact of Spark Plug Gap on Flame Kernel Propagation and Engine Performance // Applied Energy. 2017. Vol. 191. P. 311–327. DOI 10.1016/j.apenergy.2017.01.059.Jang H. J., Jang G. M., Kim N. I. Unsteady Propagation of Premixed Methane/Propane Flames in a Mesoscale Disk Burner of Variable-Gaps // Proceedings of the Combustion Institute. 2018. Vol. 37, Is. 2. P. 1861–1868. DOI 10.1016/j.proci.2018.06.112.Jang H. J., Jang G. M., Kim N. I. Unsteady Propagation of Premixed Methane/Propane Flames in a Mesoscale Disk Burner of Variable-Gaps // Proceedings of the Combustion Institute. 2018. Vol. 37, Is. 2. P. 1861–1868. DOI 10.1016/j.proci.2018.06.112.Radisson B., Piketty-Moine J., Almarcha C. Coupling of Vibro-Acoustic Waves with Premixed Flame // Phys Rev Fluids. 2019. Vol. 4, Is. 12. P. 121201.Radisson B., Piketty-Moine J., Almarcha C. Coupling of Vibro-Acoustic Waves with Premixed Flame // Phys Rev Fluids. 2019. Vol. 4, Is. 12. P. 121201.Zhao D., Li J. Feedback Control of Combustion Instabilities Using a Helmholtz Resonator with an Oscillating Volume // Combustion Science andZhao D., Li J. Feedback Control of Combustion Instabilities Using a Helmholtz Resonator with an Oscillating Volume // Combustion Science andTechnology. 2012. Vol. 184, Is. 5. P. 694–716.Technology. 2012. Vol. 184, Is. 5. P. 694–716.Kiverin A., Yakovenko I. Mechanism of Transition to Detonation in Unconfined Volumes // Acta Astronautica. 2020. Vol. 176. P. 647–652. DOI 10.1016/j.actaastro.2020.02.013.Kiverin A., Yakovenko I. Mechanism of Transition to Detonation in Unconfined Volumes // Acta Astronautica. 2020. Vol. 176. P. 647–652. DOI 10.1016/j.actaastro.2020.02.013.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.