A numerical determining of the critical conditions for spark ignition and yielding of a stable combustion of a lean methane-air mixture | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2018. № 56. DOI: 10.17223/19988621/56/7

A numerical determining of the critical conditions for spark ignition and yielding of a stable combustion of a lean methane-air mixture

A mathematical model and solution to the problem of spark ignition of a lean methane-air mixture are presented. The work is aimed to find a minimum value of the spark ignition energy which makes it possible to initiate a combustion of the lean methane-air mixture followed by a stable mode of flame front propagation. The problem is numerically solved using the algorithm of the decay of an arbitrary discontinuity by Godunov's method. Based on the problem solution, the dependence of a minimum energy of spark ignition on the content of a combustible component in the gas is determined. The apparent and normal velocity of flame front of methane-air mixture are obtained as functions of fuel-air equivalence ratio. The calculated results are in a good agreement with data from scientific literature.

Download file

Counter downloads: 197

Keywords

скорость горения, искровое зажигание, бедная метано-воздушная смесь, устойчивость горения, математическое моделирование, combustion rate, spark ignition, lean methane-air mixture, stable combustion, mathematical modeling

Authors

Name	Organization	E-mail
Moiseeva Kseniya Mikhaylovna	Tomsk State University	Moiseeva_KM@t-sk.ru
Krainov Aleksey Yurievich	Tomsk State University	akrainov@ftf.tsu.ru

Всего: 2

References

Бесчастнов М.В., Соколов В.М., Кац М.И. Аварии в химических производствах и меры их предупреждения. М.: Химия, 1976. 368 с.

Крайнов А.Ю., Баймлер В.А. Критические условия воспламенения искрой смеси газообразных окислителя и горючего с реагирующими частицами // Физика горения и взрыва. 2002. Т. 38. № 3. С. 30-36.

Крайнов А.Ю., Баймлер В.А. Влияние термического расширения на минимальную энергию искрового зажигания газа// Физика горения и взрыва. 2002. Т. 38. № 4. С. 9-13.

Крайнов А.Ю. Влияние лучистого теплопереноса на минимальную энергию искрового зажигания газовзвесей // Физика горения и взрыва. 2001. Т. 37. № 3. С. 16-24.

Васильев А.А. Оценка критических условий перехода горения в детонацию // Физика горения и взрыва. 2006. Т. 42. № 2. С. 91-96.

Васильев А.А., Васильев В.А. Расчетные и экспериментальные параметры горения и детонации смесей на основе метана и угольной пыли // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2016. № 2. С. 8-39.

Ведерников М.И. Техника безопасности при производстве, хранении и транспортировании аммиака. М.: Химия, 1977. 128 с.

Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах / пер. с англ. под ред. К.И. Щелки-на, А.А. Борисова. М.: Мир, 1968.

Крайнов А.Ю., Моисеева К.М. Моделирование горения метано-воздушной смеси в замкнутом сферическом объеме // Инженерно-физический журнал. 2018. Т. 91. № 4. С. 977-983.

Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я., Крайко А.Н., Прокопов Г.П. Численное решение многомерных задач газовой динамики. М.: Наука, 1976.

Моисеева К.М., Крайнов А.Ю. Численное моделирование искрового зажигания аэровзвеси угольной пыли // Физика горения и взрыва. 2018. Т. 54. № 2. С. 61-70.

Корольченко А.Я. Пожаровзрывобезопасность промышленной пыли. М.: Химия, 1986.

Щетинков Е.С. Физика горения газов. М.: Наука, 1965.

Трошин К.Я., Борисов А.А., Рахметов А.Н., Арутюнов В.С., Политенкова В.С. Скорость горения метанводородных смесей при повышенных давлениях и температурах // Химическая физика. 2013. Т. 32. № 5. С. 76-87.

Hassan M.I., Aung K.T., Faeth G.M. Measured and predicted properties of laminar premixed methane/air flames at various pressures// Combust. and Flame. 1998. V. 115. No. 4. P. 539-550.

Ronney P.D., Wachman H.Y. Effect of gravity on laminar premixed gas combustion I: Flammability limits and burning velocities // Combust. and Flame. 1985. V. 62. P. 107.

Taylor S.C. Burning Velocity and the Influence of Flame Stretch. Ph.D. Thesis. University of Leeds, 1991.

Hermanns R.T.E. Laminar Burning Velocities of Methane-Hydrogen-Air Mixtures. Proefschrift. Technische Universiteit Eindhoven, 2007. ISBN: 978-90-386-1127-3.