Llamas gaseosas ultra-delgadas en condiciones de gravedad terrestre
Autores: Yakovenko, Ivan; Kiverin, Alexey; Melnikova, Ksenia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Llamas gaseosas ultra-delgadas en condiciones de gravedad terrestre
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Desarrollo
Proceso de combustión
Mezclas gaseosas
Llamas ultra-pobres
Dinámica de llamas
Modos de ignición
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El desarrollo del proceso de combustión en mezclas gaseosas de composición cercana al límite es de gran interés para aspectos fundamentales de la teoría de la combustión y aplicaciones de seguridad contra incendios. La dinámica de las llamas gaseosas ultra-pobres en mezclas cercanas al límite está gobernada por muchos efectos, como la flotabilidad, la difusión preferencial, la radiación y el desarrollo de inestabilidades. Aunque la combustión ultra-pobre ha sido estudiada extensamente en condiciones de microgravedad, la influencia de la gravedad sobre la estructura y estabilidad de la llama ultra-pobre aún se comprende mal. El artículo se dedica a profundizar el conocimiento de la dinámica de las llamas ultra-pobres en mezclas de hidrógeno-aire bajo condiciones de gravedad terrestre. Se investigan las estructuras espaciales de la llama que se desarrollan bajo el efecto de las fuerzas de flotabilidad mediante un análisis numérico detallado. Se observan diferentes modos de evolución de la llama cercana al límite dependiendo de la concentración de la mezcla. En particular, registramos y describimos tres estructuras espaciales distintas: núcleos individuales que tienden a extinguirse en compuestos más pobres, estructuras complejas de múltiples núcleos en composiciones marginales y llamas estables en forma de tapa en mezclas químicamente más activas. Aplicamos la analogía llama-burbuja para interpretar la dinámica de la llama. Sobre esta base, se desarrolla el diagrama en el plano Re-Fr. Esto permite clasificar las estructuras de llama emergentes y determinar la estabilidad de la llama. Además, se estudian diferentes modos de ignición y se distinguen los mecanismos que determinan el impacto del modo de ignición en los límites de inflamabilidad. Los resultados obtenidos proporcionan información útil sobre los procesos de extinción y desarrollo de llamas en mezclas de hidrógeno-aire cercanas al límite bajo condiciones de gravedad real y pueden aplicarse en el diseño de sistemas contemporáneos de seguridad contra incendios.
Descripción
El desarrollo del proceso de combustión en mezclas gaseosas de composición cercana al límite es de gran interés para aspectos fundamentales de la teoría de la combustión y aplicaciones de seguridad contra incendios. La dinámica de las llamas gaseosas ultra-pobres en mezclas cercanas al límite está gobernada por muchos efectos, como la flotabilidad, la difusión preferencial, la radiación y el desarrollo de inestabilidades. Aunque la combustión ultra-pobre ha sido estudiada extensamente en condiciones de microgravedad, la influencia de la gravedad sobre la estructura y estabilidad de la llama ultra-pobre aún se comprende mal. El artículo se dedica a profundizar el conocimiento de la dinámica de las llamas ultra-pobres en mezclas de hidrógeno-aire bajo condiciones de gravedad terrestre. Se investigan las estructuras espaciales de la llama que se desarrollan bajo el efecto de las fuerzas de flotabilidad mediante un análisis numérico detallado. Se observan diferentes modos de evolución de la llama cercana al límite dependiendo de la concentración de la mezcla. En particular, registramos y describimos tres estructuras espaciales distintas: núcleos individuales que tienden a extinguirse en compuestos más pobres, estructuras complejas de múltiples núcleos en composiciones marginales y llamas estables en forma de tapa en mezclas químicamente más activas. Aplicamos la analogía llama-burbuja para interpretar la dinámica de la llama. Sobre esta base, se desarrolla el diagrama en el plano Re-Fr. Esto permite clasificar las estructuras de llama emergentes y determinar la estabilidad de la llama. Además, se estudian diferentes modos de ignición y se distinguen los mecanismos que determinan el impacto del modo de ignición en los límites de inflamabilidad. Los resultados obtenidos proporcionan información útil sobre los procesos de extinción y desarrollo de llamas en mezclas de hidrógeno-aire cercanas al límite bajo condiciones de gravedad real y pueden aplicarse en el diseño de sistemas contemporáneos de seguridad contra incendios.