Dynamics and energy of combustion of ultra-lean mixtures of hydrogen with air in a limited volume

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

In this paper, the combustion dynamics inside a closed volume filled with pre-mixed hydrogen-air mixtures with a composition close to the lower flammability limit is investigated based on a detailed numerical analysis. A comparison of flame evolution features is made depending on the initiation mechanism: a point ignition source or continuous heat supply from a heated region on the reactor wall. It is shown that with point ignition, the completeness of hydrogen combustion is significantly lower than with heat supply from the wall. It is also found that, despite the low chemical activity of ultra-lean hydrogen-air mixtures, the combustion process has a positive balance between the energy release during chemical reactions and the heat supplied to the reactor from the heated wall.

Sobre autores

I. Yakovenko

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: yakovenko.ivan@bk.ru
Moscow, Russia

A. Kiverin

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: yakovenko.ivan@bk.ru
Moscow, Russia

K. Melnikova

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: yakovenko.ivan@bk.ru
Moscow, Russia

Bibliografia

  1. Makhviladze G.M., Yakush S.E. // Proc. Comb. Inst. 2002. V. 29. P. 195. https://doi.org/10.1016/S1540-7489(02)80028-1
  2. Ciccarelli G., Dorofeev S. // Prog. Energy Combust. Sci. 2008. V. 34(4). P. 499.
  3. Lovachev L.A. // Combust. Sci. Technol. 1978. V. 18. P. 153. https://doi.org/10.1080/00102207808946847
  4. Ronney P.D. // Combust. and Flame. 1990. V. 82. P. 1. https://doi.org/10.1016/0010-2180(90)90074-2
  5. Shoshin Y., van Oijen J., Sepman A., de Goey L. // Proc. Comb. Inst. 2011. V. 33. P. 1211. https://doi.org/10.1016/j.proci.2010.06.030
  6. Coward H.F., Jones G.W. Limits of flammability of gases and vapors. Bulletin 503, US Bureau of Mines, 1952
  7. Levy A. // Proc. R. Soc. A. 1965. V. 283. P. 134. https://doi.org/10.1098/rspa.1965.0011
  8. Babkin V.S., V’yun A.V. // Combust. Explos. Shock Waves (Engl. Transl.) 1976. V. 12. P. 196. https://doi.org/10.1007/BF00744886
  9. Babkin V.S., Zamashchikov V.V., Badalyan A.M. et al. // Combust., Explos. Shock Waves (Engl. Transl.) 1982. V. 18. P. 164. https://doi.org/10.1007/BF00789613
  10. Volodin V.V., Golub V.V., Kiverin A.D. et. al. // Combust. Sci. Technol. 2020. V. 193. № 2. P. 225. https://doi.org/10.1080/00102202.2020.1748606
  11. Yakovenko I., Kiverin A., Melnikova K. // Fluids. 2021. V. 6. P. 21. https://doi.org/10.3390/fluids6010021
  12. Carmel M.K., Experimental results pertaining to the performance of thermal igniters / NUREG/CR-5079; SAND-87-3139. Nuclear Regulatory Commission, Washington, DC (USA). Div. of Engineering and Systems Technology; Sandia National Labs., Albuquerque, NM, USA, 1989.
  13. Yakovenko I., Melnikova K., Kiverin A. // Acta Astronaut. 2024. V. 225. P. 218. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2024.09.013
  14. Kuo K. Principles of combustion. 2nd ed. Hoboken, New Jersey: Wiley-Inter- science; 2005. ISBN 0-471-04689-2.
  15. Rehm R.G., Baum H.R. // J. Res. Natl. Bur. Stand. (U. S.). 1978. V. 83. Issue 3. P. 297.
  16. McGrattan K., McDermott R., Hostikka S., et.al. Fire Dynamics Simulator Technical Reference Guide V. 1: Mathematical Model, Tech. Rep. NIST Special Publication 1018-1, U.S. Department of Commerce, National Institute of Standards and Technology. Gaithersburg, MD, 2019. https://doi.org/10.6028/NIST.SP.1018.
  17. NRG computational package for reactive flows modeling. https://github.com/yakovenko-ivan/NRG
  18. Yakovenko I., Kiverin A. // Fire. 2023. V. 6. P. 23. https://doi.org/10.3390/fire6060239
  19. Bykov V., Kiverin A., Koksharov A., Yakovenko I. // Comput. Fluids. 2019. V. 194. P. 104310.
  20. Keromnes A., Metcalfe W.K., Heufer K.A., et.al. // Combust. and Flame. 2013. V. 160. № 6. P. 995. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2013.01.001
  21. Lovachev L.A. // Ibid. 1976. V. 27. P. 125. https://doi.org/10.1016/0010-2180(76)90012-2
  22. Buckmaster J. // Combust. Sci. Technol. 1992. V. 84. P. 163. https://doi.org/10.1080/00102209208951851
  23. Tereza A.M., Agafonov G.L., Anderzhanov E. K. et al. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2023. V. 17. № 4. P. 974. https://doi.org/10.1134/S1990793123040309
  24. Tereza A.M., Agafonov G.L., Anderzhanov E.K. et al. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2023. V. 17. № 4. P. 1294. https://doi.org/10.1134/S1990793123060246
  25. Tereza A.M., Agafonov G.L., Anderzhanov E.K. et al. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2024. V. 18. P.965. https://doi.org/10.1134/S1990793124700416
  26. Tereza A.M., Agafonov G.L., Anderzhanov E.K. et al. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2023. V. 17. № 2. P. 425. https://doi.org/10.1134/S1990793123020173

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».