Влияние электрического поля на диффузионное горение метана | Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2025. № 95. DOI: 10.17223/19988621/95/6

Влияние электрического поля на диффузионное горение метана

Рассмотрено влияние электрического поля на факел пламени метана. Подготовлен экспериментальный стенд, позволяющий проводить физическое моделирование диффузионного горения метана при наличии внешних источников возмущений в виде электрического поля различной интенсивности. Проведен анализ полей температуры в факеле пламени метана с применением метода инфракрасной термографии. Получено, что при внешнем воздействии электрического поля до 4 кВ происходит уменьшение максимальной амплитуды пульсации температуры, а последующее увеличение напряжения приводит к резкому падению максимальной амплитуды до 4 К. Пульсации температуры связаны со структурой течения в факеле и с пульсациями гидродинамических параметров.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 17

Ключевые слова

термография, пульсации температуры, структура пламени, метан, спектр изменения температуры

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Агафонцев Михаил Владимирович	Томский государственный университет; Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской Академии наук	кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физической и вычислительной механики механико-математического факультета; старший научный сотрудник лаборатории прогнозирования состояния атмосферы	amv@mail.tsu.ru
Старосельцева Ася Алексеевна	Томский государственный университет	аспирант	222-pro@mail.ru
Рейно Владимир Владимирович	Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской Академии наук	старший научный сотрудник лаборатории распространения волн	reyno@iao.ru
Лобода Егор Леонидович	Томский государственный университет; Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской Академии наук	доктор физико-математических наук, доцент, заведующий кафедрой физической и вычислительной механики механико-математического факультета; главный научный сотрудник лаборатории прогнозирования состояния атмосферы	loboda@mail.tsu.ru

Всего: 4

Ссылки

Schefer R.W., Wicksal D.M.,AgrawalA.K.Combustion of hydrogen-enriched methane in a lean premixed swirl-stabilized burner // Proc.Combust. Inst. 2002. V. 29. P. 843-851. doi: 10.1016/S1540-7489(02)80108-0.

Day M.S., Gao X., Bell J.B. Properties of lean turbulent methane-air flames with significant hydrogen addition // Proc.Combust. Inst. 2011. V. 33. P. 1601-1608. doi: 10.1016/j.proci. 2010.05.099.

Dinkelacker F., Manickam B., Muppal S.P.R. Modelling and simulation of lean premixed tur bulent methane/hydrogen/air flames with an effective Lewis number approach // Combust. Flame. 2011. V. 158. P. 1742-1749. doi: 10.1016/j.combustflame.2010.12.003.

Therkelsen P.L., Enrique P.J., Littlejohn D., Martin S.M., Cheng R.K. Self-induced unstable behaviors of CH4 and H2/CH4 flames in a model combustor with a low-swirl injector // Combust. Flame. 2013. V. 160. P. 307-321. doi: 10.1016/j.combustflame.2011.11.008.

Afarin Y., Tabejamaat S. Effect of hydrogen on H2/CH4 flame structure of MILD combustion using the LES method // Int. J. Hydrogen Energy. 2013. V. 38. P. 3447-3458. doi: 10.1016/j.ijhydene.2012.12.065.

Zhang M., Wanga J., Xie Y., Jin W., Wei Z., Huang Z., Kobayashi H. Flame front structure and burning velocity of turbulent premixed CH4/H2/air flames // Int. J. Hydrogen Energy. 2013. V. 38. P. 11421-11428. doi: 10.1016/j.ijhydene.2013.05.051.

Hernandez-Perez F.E., Groth C.P.T., Gulder O.L. Large-eddy simulation of lean hydrogenmethane turbulent premixed flames in the methane-dominated regime // Int. J. Hydrogen Energy. 2014. V. 39. P. 7147-7157. doi: 10.1016/j.ijhydene.2014.02.028.

Sun Z.-Y., Li G.-X. Turbulence influence on explosion characteristics of stoichiometric and rich hydrogen/air mixtures in a spherical closed vessel // Energy Convers. Manag. 2017. V. 149. P. 526-535. doi: 10.1016/j.enconman.2017.07.051.

Sun Z.-Y. Experimental studies on the explosion indices in turbulent stoichiometric H2/CH4/air mixtures // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. P. 469-476. doi: 10.1016/j.ijhydene.2018.02.094.

Li D., Wang R., Yang G., Wan J. Effect of hydrogen addition on the structure and stabilization of a micro-jet methane diffusion flame // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. P. 5790-5798. doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.11.034.

Grishin I., Zakharov V., Arefiev K. Experimental Study of Methane Combustion Efficiency in a High-Enthalpy Oxygen-Containing Flow // Appl. Sci. 2022. V. 12 (2). Art. 899. doi: 10.3390/app12020899.

Xu W., Jiang Y.Combustion Inhibition of Aluminum-Methane-Air Flames by Fine NaCl Particles // Energies. 2018. V. 11. P. 1-12. doi: 10.3390/en11113147.

Linteris G. T., Knyazev V.D., Babushok V.I. Inhibition of premixed methane flames by manganese and tin compounds // Combustion and Flame. 2002. V. 129 (3). P. 221-238. doi: 10.1016/S0010-2180(02)00346-2.

Кривокорытов М.С., Голуб В.В., Моралев И.А., Володин В.В. Экспериментальное исследование развития струи гелия при акустическом воздействии // Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52, № 3. С. 450-455. doi: 10.7868/S004036441403017X.

Голуб В.В., Иванов М.Ф., Володин В.В., Благодатских Д.В., Головастое С.В. Влияние акустических волн на зону воспламенения и переход горения в детонацию: эксперимент и расчет // Теплофизика высоких температур. 2009. Т. 47, № 2. С. 315-316. doi: 10.1134/S0018151X09020229.

Голуб В.В., Бакланов Д.И., Головастов С.В., Иванов К.В., Иванов М.Ф., Киверин А.Д., Володин В.В. Воздействие акустического поля на развитие пламени и переход в детонацию // Теплофизика высоких температур. 2010. Т. 48, № 6. С. 901-907. doi: 10.1134/ S0018151X1006012X.

Левина Т.А., Просин М.В. Электромагнитное и акустическое воздействие на распространение пламени // Пищевые инновации в биотехнологии : сб. тез. VI Междунар. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых / под общ. ред. А.Ю. Просекова. Кемерово: Кем. гос. ун-т, 2018. Т. 2. С. 338-341.

Довгаль А.В., Козлов В.В., Литвиненко М.В., Литвиненко Ю.А., Шмаков А.Г. Режима: горения микроструй водорода // Прикладная механика техническая физика. 2023. T. 64, № 1. С. 3-12. doi: 10.15372/PMTF202215145.

Агафонцев М.В., Ануфриев И.С., Копьев Е.П., Шадрин Е.Ю., Лобода Е.Л., Луценко А.В. Исследование характеристик турбулентного пламени при воздействии малых энергетических возмущений // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2018. № 55. С. 57-71. doi: 10.17223/19988621/55/6.

Agafontsev M.V., Reyno V.V. Effect of low-frequency vibrations on the characteristics of the diffusion flame // Journal of Physics: Conference Series. 2022. V. 2389. Art. 012004. doi: 10.1088/1742-6596/2389/1/012004.

Loboda E.L., Agafontsev M.V.,Rejno V.V., Kliment'ev A.S. Studing the effect of low-amplitude pressure fluctuations on the field of temperatures in flame using thermography // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 2018. V. 10833. P. 1-5. doi: 10.1117/12.2504423.

Зудов В.Н., Тупикин А.В. Влияние внешнего электрического поля на оптический разряд в скоростном потоке // Журнал технической физики. 2022. Т. 92, № 2. С. 209-215.

Хафизов Ф.Ш., Пермяков А.В., Хафизов И.Ф., Краснов А.В., Пережогин Д.Ю., Еникеева Э.Д. Исследование влияния электромагнитного поля высокой напряженности на пламя // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. Т. 104, № 2. С. 105-110.

Hu J., Rivin B., Sher E. The effect of an electric field on the shape of co-flowing and candle-type methane-air flames // Experimental Thermal and Fluid Science. 2000. V. 21 (1-3). P. 124-133. doi: 10.1016/S0894-1777(99)00062-X.

Sayed-Kassem A., Elorf A., Gillon P., Idir M., Sarh B., Gilard V. Numerical modelling to study the effect of DC electric field on a laminar ethylene diffusion flame // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2021. V. 122. P. 1-19. doi: 10.1016/j.icheatmasstransfer. 2021.105167.

Gillon P., Gilard V., Idir M., Sarh B. Electric field influence on the stability and the soot particles emission of a laminar diffusion flame // Combustion Science and Technology. 2018. V. 191 (2). P. 325-338. doi: 10.1080/00102202.2018.1467404.

Лобода Е.Л., Рейно В.В., Агафонцев М.В. Выбор спектрального интервала для измерения полей температуры в пламени и регистрации экранированных пламенем высокотемпературных объектов с применением методов ИК-диагностики // Известия вузов. Физика. 2015. Т. 58, № 2. С. 124-128.