Study on heat exchange rate of direct and inverted flame on longitudinal flame holder
https://doi.org/10.35266/1999-7604-2025-3-10
Abstract
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.
About the Authors
M. M. Alekseev
Surgut State University, Surgut
Russian Federation
Russian Federation
Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Docent
O. Yu. Semenov
Surgut State University, Surgut
Russian Federation
Russian Federation
Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Docent
References
1. 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.
2. 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.
3. 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.
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.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. 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.
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
Review
For citations:
Alekseev M.M., Semenov O.Yu. Study on heat exchange rate of direct and inverted flame on longitudinal flame holder. Proceedings in Cybernetics. 2025;24(3):91-97. (In Russ.) https://doi.org/10.35266/1999-7604-2025-3-10
Views:
20
Email this article 