Взаимодействие пламён разбавленных метано – кислородных смесей с препятствиями конической формы


Просмотр статьи
PDF, 542,1 КБ

Interaction of the flames of diluted methane-oxygen mixtures with obstacles of conical shape

It is experimentally shown that the flame of methane-oxygen mix does not get through the central opening of a confuser up to the opening angle of 83°, but gets through the central opening of the diffuser, despite of the existence of additional openings on cone elements. The results of numerical modeling with the use of the equations of Navier-Stokes in the compressible reacting environment in acoustic approach allowed to de-scribe qualitative features of flame propagation through an obstacle of conical shape with additional openings on cone elements.

flame, methane-oxygen mixture, obstacle, speed filming, combustion, obstacles of conical shape, numerical modeling

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.19.3.769

Николай Михайлович Рубцов, Георгий Игоревич Цветков, Виктор Иосифович Черныш, Кирилл Яковлевич Трошин

Том 19, выпуск 3, 2018 год



Экспериментально показано, что пламя разбавленной метано-кислородной смеси не проникает через центральное отверстие конфузора до угла раскрытия 83°. Такое пламя проникает через центральное отверстие диффузора, даже в случае наличия дополнительных отверстий на образующих конуса. Результаты численного моделирования с использованием уравнений Навье-Стокса в сжимаемой реагирующей среде в акустическом приближении позволили описать качественные особенности распространения пламени через препятствие конической формы с дополнительными отверстиями на образующих конуса.

скоростная киносъемка, горение, пламя, препятствия конической формы, метано-кислородная смесь, численное моделирование

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.19.3.769

Николай Михайлович Рубцов, Георгий Игоревич Цветков, Виктор Иосифович Черныш, Кирилл Яковлевич Трошин

Том 19, выпуск 3, 2018 год



1. Kundu S., Zanganeh, J., Moghtaderi B. J. A review on understanding explosions from methane-air mixture.//Loss Prev. Process Ind. 2016. Vol. 40, P. 507-523.
2. Zhang B., Pang L.,Gao Y. Detonation limits in binary fuel blends of methane/hydrogen mixtures, // Fuel. 2016. Vol. 168. P. 27-33.
3. Lowesmith B. J., Hankinson G., Johnson D. M. Vapour cloud explosions in a long congested region involving methane/hydrogen mixtures // Process Safety and Environmental Protection. 2011. Vol. 89. P. 234-247.
4. Pekalski A., Puttock J., Chynoweth S. J. Deflagration to detonation transition in a vapour cloud explosion in open but congested space // Journal of Loss Prevention in the Process Industries 2015. Vol. 36. P. 365-370.
5. Lees’ Loss Prevention in the Process Industries: Hazard Identification, Assessment and Control. Butterworth-Heinemann. 2012. 3680 p.
6. Виноградов А.Н., Калинин А.П., Родионов И.Д., Родионов А.И, Родионова И.П., Рубцов Н.М., Черныш В.И., Цветков Г.И., Трошин К.Я. Устройство для дистанционного изучения процессов горения и взрыва с использованием гиперспектрометрии и скоростной фотосъемки. Полезная модель. Патент №158856 от 22.07.2015 Опубликовано 20.01.2016 Бюл. №2
7. Gubba S. R., Ibrahim S. S., Malaдasekera W., Masri A. R. LES modeling of premixed deflagrating flames in a small-scale vented explosion chamber with a series of solid obstructions // Combustion Science and Technology 2008. Vol. 180. P. 1936 -1955.
8. Kindracki J., Kobiera A.,. Rarata G ., Wolanski P.. Influence of ignition position and obstacles on explosion development in methane-air mixture in closed vessels // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2007. Vol. 20. P. 551-561.
9. Nickolai.M.Rubtsov, The Modes of Gaseous Combustion, Springer International Publishing. 2016. 297 Р.
10. Akkerman V. , Bychkov V., Petchenko A., Eriksson L.-E., Flame oscillations in tubes with nonslip at the walls // Combustion and Flame. 2006. Vol. 145. P. 675-678.
11. Рубцов Н. М., Виноградов А. Н., Калинин А. П., Родионов А. И., Родионов И. Д., Трошин К. Я., Цветков Г. И., Черныш В. И. Установление газодинамических и кинетических особенностей проникновения метано-кислородных пламён через препятствия путем использования 4D спектроскопии и скоростной киносъёмки//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2016. Т.17, вып. 4. http://chemphys.edu.ru/issues/2016-17-4/articles/661/
12. Рубцов. Н.М., Калинин А.П., Цветков Г.И., Трошин K.Я. Oсобенности взаимодействия фронта горения с плоскими препятствиями на примере пламён разбавленных метано–кислородных смесей // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2018. Т.19, вып. 1. http://chemphys.edu.ru/issues/2018-19-1/articles/723/
13. Lewis B., Von Elbe G. Combustion, Explosions and Flame in Gases. New York, London. Acad. Press. 1987. 731 p.
14. Majda A. Equations for Low Mach Number Combustion. Center of Pure and Applied Mathematics. University of California. Berkeley. 1982, PAM-112.
15. Nicoud F. Conservative High-Order Finite-Difference Schemes for Low-Mach Number Flows // Journal of Computational Physics. 2000. Vol. 158. P. 71-97.
16. Backstrom G. Simple Fields of Physics by Finite Element Analysis. GB Publishing, 2005. 324 p.
17. О. А. Васильев, Фокусировка сильной ударной волны при отражении от вогнутых поверхностей// Матем. моделирование, 1996, T.8, C.115–120.