NUMERICAL MODELING OF THE FLAME FRONT OF A GAS-AND-AIR STRATIFIED MIXTURE
https://doi.org/10.35266/1999-7604-2024-2-11
Abstract
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.
About the Authors
Maksim M. Alekseev
Surgut State University, Surgut
Russian Federation
Russian Federation
Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Docent
Oleg Yu. Semenov
Surgut State University, Surgut
Russian Federation
Russian Federation
Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Docent
References
1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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).
10. 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.
11. Бурцев С. А. Методика расчета устройств газодинамической температурной стратификации при течении реального газа // Тепловые процессы в технике. 2013. Т. 5, № 9. С. 386–390.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. Лебедев В. С., Скопинцева О. В., Савельев Д. И. Исследование остаточной газоносности угля при тепловом воздействии // Горный журнал. 2014. № 5. С. 20–22.
16. 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.
17. 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.
18. 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.
19. 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.
Review
For citations:
Alekseev M.M., Semenov O.Yu. NUMERICAL MODELING OF THE FLAME FRONT OF A GAS-AND-AIR STRATIFIED MIXTURE. Proceedings in Cybernetics. 2024;23(2):81-91. (In Russ.) https://doi.org/10.35266/1999-7604-2024-2-11
Views:
234
Email this article 