Badanie rozprzestrzeniania się płomienia przy obwodowym punkcie zapłonu w wirującej komorze spalania

Abstract

W pracy tej przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych rozprzestrzeniania się płomienia w mieszance propan-powietrze, zapalanej w punkcie położonym z dala od osi wirującej komory spalania. Przebieg procesu spalania był rejestrowany szybką kamerą video, a uzyskane kolejne klatki analizowano w celu określenia mechanizmu procesu. Stwierdzono, że szybkości spalania były znacznie większe niż dla zapłonu w osi w analogicznych warunkach. Zaobserwowano, że przy dużych szybkościach wirowania płomień przyjmował spiralny kształt o większej powierzchni. Analiza teoretyczna pokazała, że gdy płomień rozprzestrzenia się w wirującej komorze w kierunku ścianki cylindrycznej, musi występować silny gradient prędkości stycznej gazu w pobliżu czoła płomienia po stronie niespalonej mieszanki.

In this work the flame propagation in propane/air mixture ignited by off-axis source in the rotating cylindrical vessel was studied experimentally. The flame was recorded by a high-speed video camera and then consecutive images were analyzed. It was found that burning rates were much higher than burning rates in similar experiments for on-axis ignition. It was observed that at high rotation rates the flame front folded and took spiral-like shape with much greater surface compared to the simple cylindrical shape. A theoretical analysis shows that when the flame propagates in the rotating cylindrical vessel toward the cylinder walls, a strong gradient of the gas tangential velocity must exist neat the flame front from the side of unburned mixture. It is hypothesized that in case of the off-axis ignition this gradient causes folding and stretching of the initially non-symmetric flame, thus increasing the flame surface and the mixture burning rate. In the case of the on-axis ignition, due to the cylindrical symmetry of the flame this phenomenon does not take place.