procyberВестник кибернетикиProceedings in Cybernetics1999-7604Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»10.35266/1999-7604-2025-3-10procyber-702Research ArticleФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИPhysics and MathematicsИсследование интенсивности теплообмена прямого и обращенного пламени на продольном стабилизатореStudy on heat exchange rate of direct and inverted flame on longitudinal flame holderhttps://orcid.org/0000-0002-8657-5803АлексеевМ. М.AlekseevM. M.

кандидат физико-математических наук, доцент

Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Docent

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

кандидат физико-математических наук, доцент

Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Docent

ous.tutor.phinma@mail.ruСургутский государственный университет, г. СургутРоссияSurgut State University, SurgutRussian Federation2025141020252439197Copyright © Алексеев М.М., Семенов О.Ю., 20252025Алексеев 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/702

В статье представлено исследование механизмов обращения и опрокидывания пламени, а также их влияние на процессы теплообмена в камере сгорания. В качестве объекта анализа рассмотрена конфигурация стабилизированного пламени предварительно перемешанной газовоздушной смеси. Показано, что явление опрокидывания пламени способствует формированию вихревых структур, которые существенно усиливают теплообменные процессы. Анализ температурных зависимостей демонстрирует значительное увеличение интенсивности теплообмена при инверсии пламени, это открывает перспективы для оптимизации энергетических систем с целью повышения их эффективности.

The paper studies the mechanisms that control flame direction and tumbling, as well as their influence on heat exchange processes in the combustion chamber. The configuration of a stabilized flame of a pre-mixed gas-air mixture is the object of analysis. Flame tumbling, as revealed by the authors, creates vortex structures, which boosts heat exchange. Analysis of temperature dependence demonstrates a significant increase in heat exchange rate during flame inversion, giving prospects for optimizing energy systems in order to increase their efficiency.

стабилизация пламенигазовая смесьвихревые структурынеустойчивостьтепломассопереноскалориметргидродинамикаflame stabilizationgas mixturevortex structuresinstabilityheat-mass transfercalorimeterhydrodynamicsReferencesBrailovsky I., Sivashinsky G. On stabilization and blowoff of inverted spherical flames // Combustion Science and Technology. 1997. Vol. 122, no. 1–6. P. 95–111. https://doi.org/10.1080/00102209708935606.Brailovsky I., Sivashinsky G. On stabilization and blowoff of inverted spherical flames // Combustion Science and Technology. 1997. Vol. 122, no. 1–6. P. 95–111. https://doi.org/10.1080/00102209708935606.Dakka S. M. Numerical analysis of flame characteristics and stability for conical nozzle burner // Journal of Thermal Engineering. 2019. Vol. 5, no. 5. P. 422–445. https://doi.org/10.18186/thermal.624070.Dakka S. M. Numerical analysis of flame characteristics and stability for conical nozzle burner // Journal of Thermal Engineering. 2019. Vol. 5, no. 5. P. 422–445. https://doi.org/10.18186/thermal.624070.Шошин Ю. Л., Гоэй Л. П. Х. О корреляции между пределами стабилизации обращенного пламени и градиентом скорости вблизи поверхности стабилизатора // Физика горения и взрыва. 2015. Т. 51, № 5. С. 13–21. https://doi.org/10.15372/FGV20150502.Шошин Ю. Л., Гоэй Л. П. Х. О корреляции между пределами стабилизации обращенного пламени и градиентом скорости вблизи поверхности стабилизатора // Физика горения и взрыва. 2015. Т. 51, № 5. С. 13–21. https://doi.org/10.15372/FGV20150502.Алексеев М. М., Семенов О. Ю. Визуализация структуры обращенного пламени // Россия молодая : сб. материалов XVI Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых с международным участием, 16–19 апреля 2024 г., г. Кемерово. Кемерово : Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева, 2024. C. 021218.1–021218.4.Алексеев М. М., Семенов О. Ю. Визуализация структуры обращенного пламени // Россия молодая : сб. материалов XVI Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых с международным участием, 16–19 апреля 2024 г., г. Кемерово. Кемерово : Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева, 2024. C. 021218.1–021218.4.Kedia K. S., Ghoniem A. F. Mechanisms of stabilization and blowoff of a premixed flame downstream of a heat-conducting perforated plate // Combustion and Flame. 2012. Vol. 159, no. 3. P. 1055–1069. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2011.10.014.Kedia K. S., Ghoniem A. F. Mechanisms of stabilization and blowoff of a premixed flame downstream of a heat-conducting perforated plate // Combustion and Flame. 2012. Vol. 159, no. 3. P. 1055–1069. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2011.10.014.Алексеев М. М., Семенов О. Ю. Физическое моделирование тюльпанообразного пламени при горении газов в цилиндрической вертикальной трубе // Вестник кибернетики. 2021. № 1. С. 63–70. https://doi.org/10.34822/1999-7604-2021-1-63-70.Алексеев М. М., Семенов О. Ю. Физическое моделирование тюльпанообразного пламени при горении газов в цилиндрической вертикальной трубе // Вестник кибернетики. 2021. № 1. С. 63–70. https://doi.org/10.34822/1999-7604-2021-1-63-70.Ефимова А. В., Жилкин Б. П., Шевелев М. М. и др. Тепловизионная идентификация структуры турбулентной воздушной струи при ее взаимодействии с приемником потока // Альтернативная энергетика и экология. 2012. № 4. С. 87–90.Ефимова А. В., Жилкин Б. П., Шевелев М. М. и др. Тепловизионная идентификация структуры турбулентной воздушной струи при ее взаимодействии с приемником потока // Альтернативная энергетика и экология. 2012. № 4. С. 87–90.Дулин В. М., Маркович Д. М., Токарев М. П. и др. Применение современных оптических методов для диагностики и пространственной структуры турбулентных пламен // Автометрия. 2012. № 3. С. 22–32.Дулин В. М., Маркович Д. М., Токарев М. П. и др. Применение современных оптических методов для диагностики и пространственной структуры турбулентных пламен // Автометрия. 2012. № 3. С. 22–32.Li J., Acharya S. Flame stabilization through forcing: Velocity measurements // Combustion Science and Technology. 2000. Vol. 152, no. 1. P. 1–21. https://doi.org/10.1080/00102200008952124.Li J., Acharya S. Flame stabilization through forcing: Velocity measurements // Combustion Science and Technology. 2000. Vol. 152, no. 1. P. 1–21. https://doi.org/10.1080/00102200008952124.Алексеев М. М., Семенов О. Ю. Изучение распространения пламени в расширяющейся сфере // Вестник кибернетики. 2022. № 3. С. 75–83. https:// doi.org/10.34822/1999-7604-2022-3-75-83.Алексеев М. М., Семенов О. Ю. Изучение распространения пламени в расширяющейся сфере // Вестник кибернетики. 2022. № 3. С. 75–83. https:// doi.org/10.34822/1999-7604-2022-3-75-83.Vance F. H., Shoshin Y., Goey L. P. H. et al. Flame stabilization regimes for premixed flames anchored behind cylindrical flame holders // Proceedings of the Combustion Institute. 2021. Vol. 38, no. 2. P. 1983–1992. https://doi.org/10.1016/j.proci.2020.07.008.Vance F. H., Shoshin Y., Goey L. P. H. et al. Flame stabilization regimes for premixed flames anchored behind cylindrical flame holders // Proceedings of the Combustion Institute. 2021. Vol. 38, no. 2. P. 1983–1992. https://doi.org/10.1016/j.proci.2020.07.008.Su H., Wu Y., Yan J. et al. Experimental study on chemiluminescence properties of ammonia-methane non-premixed laminar flames // Energies. 2025. Vol. 18, no. 2. P. 1–13. https://doi.org/10.3390/en18020402.Su H., Wu Y., Yan J. et al. Experimental study on chemiluminescence properties of ammonia-methane non-premixed laminar flames // Energies. 2025. Vol. 18, no. 2. P. 1–13. https://doi.org/10.3390/en18020402.Kazemimanesh M., Moallemi A., Thomson K. et al. A novel miniature inverted-flame burner for the generation of soot nanoparticles // Aerosol Science and Technology. 2019. Vol. 53, no. 2. P. 184–195. https://doi.org/10.1080/02786826.2018.1556774.Kazemimanesh M., Moallemi A., Thomson K. et al. A novel miniature inverted-flame burner for the generation of soot nanoparticles // Aerosol Science and Technology. 2019. Vol. 53, no. 2. P. 184–195. https://doi.org/10.1080/02786826.2018.1556774.Балабанов Р. А. Изучение влияния трехмерности на стабилизацию фронта пламени в дозвуковом течении с перемешанным горением // Горение и взрыв. 2024. Т 17, № 4. С. 15–28. https://doi.org/10.30826/CE24170402.Балабанов Р. А. Изучение влияния трехмерности на стабилизацию фронта пламени в дозвуковом течении с перемешанным горением // Горение и взрыв. 2024. Т 17, № 4. С. 15–28. https://doi.org/10.30826/CE24170402.Rabee B. A. The effect of inverse diffusion flame burner-diameter on flame characteristics and emissions // Energy. 2018. Vol. 160. P. 1201–1207. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.07.061.Rabee B. A. The effect of inverse diffusion flame burner-diameter on flame characteristics and emissions // Energy. 2018. Vol. 160. P. 1201–1207. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.07.061.

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