Влияние объема водородно-воздушной газовой смеси, типа и энергии инициирования на распространение сферического фронта пламени

Экспериментально исследовано сферическое распространение фронта пламени в свободном пространстве, заполненном водородно-воздушной смесью с содержанием водорода 15 %. Эксперименты проводились в латексных оболочках. Инициирование пламени осуществлялось искрой энергией 1 мДж либо взрывом нихромовой проволочки с энергией 5 Дж в центре объема. Видеорегистрация фронта пламени в оболочке объемом 7 м³ и более проводилась инфракрасной камерой InfraTec ImageIR 8320 со спектральным диапазоном 2,0...5,7 мкм и частотой 300 кадр/с. В оболочке объемом 0,003 м³ и менее визуализация выполнялась теневым прибором ИАБ-451. Полученные изображения регистрировались камерой видимого диапазона "Видеоспринт G/2" с частотой 1000 кадр/с. Установлено различие динамики ускорения фронта пламени при неизменных составе горючей смеси и энергии инициирования пламени. Обнаружены особенности функций распределения предэкспонент степенного закона ускорения фронта пламени, свидетельствующие о существенном влиянии единичных случайных возмущений на начальном этапе формирования квазисферического фронта пламени. Установлено влияние энергии инициирования при сравнении распространения фронта пламени при инициировании энергией 1 мДж и 5 Дж

Литература

[1] Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М., Мир, 1979.

[2] Ландау Л.Д. К теории медленного горения. ЖЭТФ, 1944, № 14, с. 240.

[3] Истратов А.Г., Либрович В.Б. Об устойчивости распространения сферического пламени. ПМТФ, 1966, № 1, с. 67–78.

[4] Гостинцев Ю.А., Истратов А.Г., Шуленин Ю.В. Автомодельный режим распространения свободного турбулентного пламени в перемешанных газовых смесях. Физика горения и взрыва, 1988, т. 24, № 5, с. 63–70.

[5] Matalon M. The Darrieus --- Landau instability of premixed flames. Fluid Dyn. Res., 2018, vol. 50, no. 5, art. 051412. DOI: 10.1088/1873-7005/aab510

[6] Sivashinsky G.I. Instabilities pattern formation, and turbulence in flames. Ann. Rev. Fluid Mech., 1983, vol. 15, no. 1, pp. 179–199. DOI: 10.1146/annurev.fl.15.010183.001143

[7] Иванов М.Ф., Киверин А.Д., Рыков Ю.В. Особенности распространения пламени в замкнутых объемах. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2010, № 1, с. 21–38.

[8] Иванов М.Ф., Киверин А.Д., Яковенко И.С. Влияние газодинамических процессов на развитие горения вблизи концентрационных пределов воспламенения. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2015, № 6, с. 85–98. DOI: 10.18698/1812-3368-2015-6-85-98

[9] Гостинцев Ю.А., Истратов А.Г., Фортов В.Е. О фрактальной структуре турбулентного сферического пламени. ДАН, 1997, т. 353, № 1, с. 55–56.

[10] Sivashinsky G.I. Some developments in premixed combustion modeling. Proc. Combust. Inst., 2002, vol. 29, iss. 2, pp. 1737–1761. DOI: 10.1016/S1540-7489(02)80213-9

[11] Bradley D., Cresswell T., Puttock J. Flame acceleration due to flame-induced instabilities in large-scale explosions. Combust. Flame, 2001, vol. 124, iss. 4, pp. 551–559. DOI: 10.1016/S0010-2180(00)00208-X

[12] Kim W.K., Mogi T., Kuwana K., et al. Self-similar propagation of expanding spherical flames in large scale gas explosions. Proc. Combust. Inst., 2015, vol. 35, no. 2, pp. 2051–2058. DOI: 10.1016/j.proci.2014.08.023

[13] Kim W.K., Mogi T., Kuwana K., et al. Prediction model for self-similar propagation and blast wave generation of premixed flames. Int. J. Hydrogen Energy, 2015, vol. 40, iss. 34, pp. 11087–11092. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2015.06.123

[14] Yang S., Saha A., Wua F., et al. Morphology and self-acceleration of expanding laminar flames with flame-front cellular instabilities. Combust. Flame, 2016, vol. 171, pp. 112–118. DOI: 10.1016/j.combustflame.2016.05.017

[15] Лосев С.А. О свертке информации, получаемой в экспериментах на ударных трубах. Научные труды Института Механики МГУ, 1973, № 21, с. 3–21.