Numerische Modellierung der Flammenausbreitung über dünne kreisförmige Kanäle

Core Concepts

Die Studie untersucht die Flammenausbreitung über dünne kreisförmige Kanäle in normaler Schwerkraft und Schwerelosigkeit. Die Ergebnisse zeigen, dass die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit mit zunehmendem Brennstoffradius sowohl in normaler Schwerkraft als auch in Schwerelosigkeit zunimmt. Die Wärmeleitung und die Strahlungswärmeaufnahme aus der heißen Glut durch die Gasphase im Innenbereich sind die beiden Hauptmechanismen, die das Flammenausbreitungsphänomen über kreisförmige Brennstoffkanäle steuern.

Abstract

Die Studie präsentiert eine numerische Untersuchung des Phänomens der Flammenausbreitung über dünne kreisförmige Kanäle in normaler Schwerkraft und Schwerelosigkeit. Das Ziel ist es, die Schlüsselparameter zu verstehen, die die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit beeinflussen, wie den Brennstoffradius und die entgegengesetzte Strömungsgeschwindigkeit.
Das Modell berücksichtigt die Bildung von Glut und führt detaillierte numerische Simulationen durch, die wertvolle Einblicke in die zugrunde liegenden Mechanismen liefern. Die Ergebnisse des numerischen Modells werden mit experimentell beobachteten Flammenausbreitungsgeschwindigkeiten verglichen, um das Modell zu validieren.
Die Studie zeigt, dass mit zunehmendem Radius des kreisförmigen Kanals die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit sowohl in normaler Schwerkraft als auch in Schwerelosigkeit zunimmt. Die Wärmeleitung und die Strahlungswärmeaufnahme aus der heißen Glut durch die Gasphase im Innenbereich sind die beiden Hauptmechanismen, die das Flammenausbreitungsphänomen über kreisförmige Brennstoffkanäle steuern.
Außerdem wird die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit bei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten von ruhig (0 cm/s) bis 30 cm/s untersucht und ein nicht-monotoner ansteigend-abnehmender Trend der Flammenausbreitungsgeschwindigkeit bei unterschiedlichen entgegengesetzten Strömungsgeschwindigkeiten sowohl in normaler Schwerkraft als auch in Schwerelosigkeit festgestellt.

Stats

Die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit nimmt mit zunehmendem Brennstoffradius sowohl in normaler Schwerkraft als auch in Schwerelosigkeit zu.
Bei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten von ruhig (0 cm/s) bis 30 cm/s zeigt die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit einen nicht-monotonen ansteigend-abnehmenden Trend, sowohl in normaler Schwerkraft als auch in Schwerelosigkeit.

Quotes

"Die Wärmeleitung und die Strahlungswärmeaufnahme aus der heißen Glut durch die Gasphase im Innenbereich sind die beiden Hauptmechanismen, die das Flammenausbreitungsphänomen über kreisförmige Brennstoffkanäle steuern."
"Die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit zeigt bei unterschiedlichen entgegengesetzten Strömungsgeschwindigkeiten einen nicht-monotonen ansteigend-abnehmenden Trend, sowohl in normaler Schwerkraft als auch in Schwerelosigkeit."

Key Insights Distilled From

Numerical modelling of flame spread over thin circular ducts

by Vipin Kumar,... at arxiv.org 04-02-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.01016.pdf

Deeper Inquiries

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