procyberВестник кибернетикиProceedings in Cybernetics1999-7604Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»10.35266/1999-7604-2024-2-11procyber-594Research ArticleФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИPhysics and MathematicsЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФРОНТА ПЛАМЕНИ ГАЗОВОЗДУШНОЙ СТРАТИФИЦИРОВАННОЙ СМЕСИNUMERICAL MODELING OF THE FLAME FRONT OF A GAS-AND-AIR STRATIFIED MIXTUREhttps://orcid.org/0000-0002-8657-5803АлексеевМаксим МихайловичAlekseevMaksim M.

кандидат физико-математических наук, доцент

Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Docent

https://orcid.org/0000-0002-3553-7356СеменовОлег ЮрьевичSemenovOleg Yu.

кандидат физико-математических наук, доцент

Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Docent

ous.tutor.phinma@mail.ruСургутский государственный университет, СургутРоссияSurgut State University, SurgutRussian Federation2024200620242328191Copyright © Алексеев М.М., Семенов О.Ю., 20242024Алексеев 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/594

Проведено экспериментальное исследование и численное моделирование распространения фронта пламени по стратифицированной газовой смеси в плоском канале малого поперечного размера, образованного двумя параллельными пластинами. Получены изображения фронта пламени методом прямого фотографирования. Обнаружено изменение формы пламени при колебательном распространении в длинном канале. Построены поля распределения температур, концентрации газа, давления, скорости и линии тока. Показано, что результаты моделирования качественно совпадают с результатами экспериментов.

The study conducts a test and numerical modeling of fl ame front propagation along a stratifi ed gas mixture in a small transverse fl at channel made by two parallel plates. Images of the fl ame front were obtained through direct photography. A shape change was detected during the fl ame oscillatory propagation along a long channel. The distribution fi elds of temperature, gas concentration, pressure, velocity, and streamline were constructed. The simulation fi ndings have been shown to qualitatively coincide with the test fi ndings.

OpenFOAMфронт пламениэкспериментплоский каналчисленное моделированиепропанстратифицированная смесьметанOpenFOAMflame frontexperimentflat channelnumerical simulationpropanestratified mixturemethaneReferencesЖидков Д. А., Девисилов В. А. Вихревая технология стратификации газов для решения экологических вопросов в нефтегазовых и химических производствах (обзор) // Безопасность в техносфере. 2015. Т. 4, № 6. С. 63–78.Жидков Д. А., Девисилов В. А. Вихревая технология стратификации газов для решения экологических вопросов в нефтегазовых и химических производствах (обзор) // Безопасность в техносфере. 2015. Т. 4, № 6. С. 63–78.Lee M. J., Kim N. I. The stabilization of a methane-air edge fl ame within a mixing layer in a narrow channel // Combustion and Flame. 2010. Vol. 157, no. 1. P. 201‒203. DOI 10.1016/j.combustfl ame.2009.09.019.Lee M. J., Kim N. I. The stabilization of a methane-air edge fl ame within a mixing layer in a narrow channel // Combustion and Flame. 2010. Vol. 157, no. 1. P. 201‒203. DOI 10.1016/j.combustfl ame.2009.09.019.Мошкин Н. П., Фомина А. В., Черных Г. Г. Динамика цилиндрической зоны турбулентного смешения в продольном сдвиговом потоке линейно стратифицированной среды // Теплофизика и аэромеханика. 2019. Т. 26, № 1. С. 41–50.Мошкин Н. П., Фомина А. В., Черных Г. Г. Динамика цилиндрической зоны турбулентного смешения в продольном сдвиговом потоке линейно стратифицированной среды // Теплофизика и аэромеханика. 2019. Т. 26, № 1. С. 41–50.Ju Y., Maruta K. Microscale combustion: Technology development and fundamental research // Progress in Energy and Combustion Science. 2011. Vol. 37, no. 6. P. 669‒715. DOI 10.1016/j.pecs.2011.03.001.Ju Y., Maruta K. Microscale combustion: Technology development and fundamental research // Progress in Energy and Combustion Science. 2011. Vol. 37, no. 6. P. 669‒715. DOI 10.1016/j.pecs.2011.03.001.Burtsev S. A., Eletskiy I., Kochurov D. S. Gas stratifi cation application in closed-cycle gas turbines // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2171, no. 1. P. 070007. DOI 10.1063/1.5133218.Burtsev S. A., Eletskiy I., Kochurov D. S. Gas stratifi cation application in closed-cycle gas turbines // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2171, no. 1. P. 070007. DOI 10.1063/1.5133218.Alekseev M. M., Smirnova I. V., Semenov O. Y. et al. Modeling edge fl ame propagation in a stratified fuel gas-air mixture // Technical Physics Letters. 2012. Vol. 38, no. 11. P. 1010‒1012. DOI 10.1134/S106378501211017X.Alekseev M. M., Smirnova I. V., Semenov O. Y. et al. Modeling edge fl ame propagation in a stratified fuel gas-air mixture // Technical Physics Letters. 2012. Vol. 38, no. 11. P. 1010‒1012. DOI 10.1134/S106378501211017X.Качалина О. В., Ахметова Т. И. Определение углеводородных микропримесей в этилене полимеризационной чистоты хроматографическими методами // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18, № 21. С. 39–42.Качалина О. В., Ахметова Т. И. Определение углеводородных микропримесей в этилене полимеризационной чистоты хроматографическими методами // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18, № 21. С. 39–42.Belov M. L., Belov A. M., Gorodnichev V. A. et al. A laser control method for thin oil fi lms on a water surface based on measurements of fi rst-order and second-order derivatives of the refl ection coeffi cient // Atmospheric and Oceanic Optics. 2011. Vol. 24, no. 7. P. 568‒571.Belov M. L., Belov A. M., Gorodnichev V. A. et al. A laser control method for thin oil fi lms on a water surface based on measurements of fi rst-order and second-order derivatives of the refl ection coeffi cient // Atmospheric and Oceanic Optics. 2011. Vol. 24, no. 7. P. 568‒571.Первухин П. А. Методы и приборы обнаружения утечек нефтепродуктов // Технологии техносферной безопасности. 2009. № 6. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_14868583_27783791.pdf (дата обращения: 12.04.2024).Первухин П. А. Методы и приборы обнаружения утечек нефтепродуктов // Технологии техносферной безопасности. 2009. № 6. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_14868583_27783791.pdf (дата обращения: 12.04.2024).Semenov O. Yu., Dyomko A. I. Liquid and gas optical fl owmeter model development // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2141, no. 1. P. 050010. DOI 10.1063/1.5122153.Semenov O. Yu., Dyomko A. I. Liquid and gas optical fl owmeter model development // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2141, no. 1. P. 050010. DOI 10.1063/1.5122153.Бурцев С. А. Методика расчета устройств газодинамической температурной стратификации при течении реального газа // Тепловые процессы в технике. 2013. Т. 5, № 9. С. 386–390.Бурцев С. А. Методика расчета устройств газодинамической температурной стратификации при течении реального газа // Тепловые процессы в технике. 2013. Т. 5, № 9. С. 386–390.Bychkov V. V., Liberman M. A. Dynamics and stability of premixed fl ames // Physics Reports. 2000. Vol. 325, no. 4. P. 115‒237. DOI 10.1016/0370-1573(99)00081-2.Bychkov V. V., Liberman M. A. Dynamics and stability of premixed fl ames // Physics Reports. 2000. Vol. 325, no. 4. P. 115‒237. DOI 10.1016/0370-1573(99)00081-2.Alexeev M. M., Semenov O. Yu., Yakush S. E. Experimental study on cellular premixed propane fl ames in a narrow gap between parallel plates // Combustion Science and Technology. 2019. Vol. 191, no. 7. P. 1256‒1275. DOI 10.1080/00102202.2018.1521394.Alexeev M. M., Semenov O. Yu., Yakush S. E. Experimental study on cellular premixed propane fl ames in a narrow gap between parallel plates // Combustion Science and Technology. 2019. Vol. 191, no. 7. P. 1256‒1275. DOI 10.1080/00102202.2018.1521394.Moiseeva K. M., Krainov A. Yu., Krainov D. A. Numerical investigation on burning rate of propane-air mixture // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 696. P. 012011. DOI 10.1088/1757-899X/696/1/012011.Moiseeva K. M., Krainov A. Yu., Krainov D. A. Numerical investigation on burning rate of propane-air mixture // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 696. P. 012011. DOI 10.1088/1757-899X/696/1/012011.Лебедев В. С., Скопинцева О. В., Савельев Д. И. Исследование остаточной газоносности угля при тепловом воздействии // Горный журнал. 2014. № 5. С. 20–22.Лебедев В. С., Скопинцева О. В., Савельев Д. И. Исследование остаточной газоносности угля при тепловом воздействии // Горный журнал. 2014. № 5. С. 20–22.Жуков В. Т., Феодоритова О. Б., Новикова Н. Д. О методологии численного моделирования процессов горения в высокоскоростной камере сгорания на основе OpenFOAM // Математическое моделирование. 2018. T. 30, № 8 C. 32–50. DOI 10.31857/S023408790001171-2.Жуков В. Т., Феодоритова О. Б., Новикова Н. Д. О методологии численного моделирования процессов горения в высокоскоростной камере сгорания на основе OpenFOAM // Математическое моделирование. 2018. T. 30, № 8 C. 32–50. DOI 10.31857/S023408790001171-2.Кононов Д. С., Гидаспов В. Ю., Стрижак С. В. Упрощенные кинетические модели горения метана для расширения возможностей пакета OpenFOAM и физико-химических библиотек // Труды Института системного программирования РАН. 2021. Т. 33, № 6. С. 229–240.Кононов Д. С., Гидаспов В. Ю., Стрижак С. В. Упрощенные кинетические модели горения метана для расширения возможностей пакета OpenFOAM и физико-химических библиотек // Труды Института системного программирования РАН. 2021. Т. 33, № 6. С. 229–240.Yakush S. E., Semenov O. Yu., Alexeev M. M. Premixed propane-air fl ame propagation in a narrow channel with obstacles // Energies. 2023. Vol. 16, no. 3. P. 1516. DOI 10.3390/en16031516.Yakush S. E., Semenov O. Yu., Alexeev M. M. Premixed propane-air fl ame propagation in a narrow channel with obstacles // Energies. 2023. Vol. 16, no. 3. P. 1516. DOI 10.3390/en16031516.Пащенко Д. И. CFD-моделирование горения синтетического топлива систем термохимической регенерации тепла // Физика горения и взрыва. 2018. Т. 54, № 6. С. 50–58. DOI 10.15372/FGV20180606.Пащенко Д. И. CFD-моделирование горения синтетического топлива систем термохимической регенерации тепла // Физика горения и взрыва. 2018. Т. 54, № 6. С. 50–58. DOI 10.15372/FGV20180606.

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