Spherical diffusion flame of ethylene in the spaceflight experiment “Adamant”

Capa

Citar

Texto integral

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

Resumo

The joint spaceflight experiment Flame Design (Adamant) of NASA and Roscosmos is one of six experiments currently conducted at the International Space Station as part of the ACME (Advanced Combustion via Microgravity Experiments) project. The objective of the experiment is to study the fundamental mechanisms of control of soot formation in a spherical diffusion flame (SDF) formed around a porous sphere and the radiative extinction of the SDF under microgravity conditions. The objects of research are “direct” and “inverse” SDFs of gaseous ethylene in an oxygen atmosphere with additives of inert gases (nitrogen and carbon dioxide) at room temperature and subatmospheric and atmospheric pressures. The “direct” flame is a flame formed in an oxidizing atmosphere when fuel is supplied through the porous sphere. The “inverse” flame is a flame formed in a fuel atmosphere when an oxidizing agent is fed through the porous sphere. The experimental data are used to test one-dimensional, two-dimensional, and three-dimensional physical and mathematical models of the phenomenon, including reduced and detailed kinetic mechanisms of ethylene oxidation and combustion, soot formation, transport properties in a multicomponent gas mixture, as well as convective and conductive heat transfer and heat transfer by radiation. It is expected that the project will provide new knowledge about the physics and chemistry of diffusion flames which will help in solving the problems of combustion control and reduction of harmful combustion emissions. The article presents some current experimental and theoretical results of the project.

Sobre autores

Sergey Frolov

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: smfrol@chph.ras.ru

Doctor of Science in Physics and Mathematics, Head of Department, Head of the Laboratory

Rússia, 4, Kosygin St., Moscow, 119991

Sergey Medvedev

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: medvsn@gmail.com

Candidate of Science in Physics and Mathematics, Senior Researcher

Rússia, 4, Kosygin St., Moscow, 119991

Fedor Frolov

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: f.frolov@chph.ru

Candidate of Science in Physics and Mathematics, Senior Researcher

Rússia, 4, Kosygin St., Moscow, 119991

Bibliografia

  1. Flickr. Available at: www.flickr.com/photos/space-flames (accessed February 14, 2021).
  2. Space Flames. Available at: www.facebook.com/space. flames (accessed February 14, 2021).
  3. Zarevo. Available at: https://tsniimash.ru/science/ scientific-experiments-onboard-the-is-rs/cnts/experiments/zarevo/ (accessed February 14, 2021).
  4. Sunderland, P. B., R. L. Axelbaum, D. L. Urban, B. H. Chao, and S. Liu. 2003. Effects of structure and hydrodynamics on the sooting behavior of spherical microgravity diffusion flames. Combust. Flame 132:25–33.
  5. Christiansen, E. W., S. D. Tse, and C. K. Law. 2003. A computational study of oscillatory extinction of spherical diffusion flames. Combust. Flame 134:327–337.
  6. Tang, S., M. K. Chernovsky, H. G. Im, and A. Atreya. 2010. A computational study of spherical diffusion flames in microgravity with gas radiation. Part I: Model development and validation. Combust. Flame 157:118–126. doi: 10.1016/j.combustflame.2009.09.010.
  7. Lecoustre, V. R., P. B. Sunderland, B. H. Chao, and R. L. Axelbaum. 2012. Numerical investigation of spherical diffusion flames at their sooting limits. Combust. Flame 159:194–199. doi: 10.1016/j.combustflame.2011.05.022
  8. Nayagam, V., D. L. Dietrich, and F. A. Williams. 2019. Radiative extinction of burner-supported spherical diffusion flames: A scaling analysis. Combust. Flame 205:368–370. doi: 10.1016/j.combustflame.2019.04.027.
  9. Markan, A., H. R. Baum, P. B. Sunderland, J. G. Quintiere, and J. L. de Ris. 2020. Transient ellipsoidal combustion model for a porous burner in microgravity. Combust. Flame 212:93–106. doi: 10.1016/j.combustflame.2019.09.030.
  10. Williams F. A. 1985. Combustion theory. Menlo Park, CA: The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc. 636, 637.
  11. Forchheimer, P. 1901. Wasserbewegung durch boden. Z. Ver. Dtsch. Ing. 45(50):1781–1788.
  12. Basevich, V. Ya., A. A. Belyaev, V. S. Posvyanskii, and S. M. Frolov. 2013. Mechanisms of the oxidation and combustion of normal paraffin hydrocarbons: Transition from C1–C10 to C11–C16. Russ. J. Phys. Chem. B 7(2):161–169. doi: 10.1134/S1990793113020103.
  13. Basevich, V. Ya., S. N. Medvedev, S. M. Frolov, F. S. Frolov, B. Basara, and P. Prieching. 2016. Makrokineticheskaya model’ dlya rascheta emissii sazhi v dizele [Macrokinetic model for calculating soot emission in Diesel engine]. Goren. Vzryv (Mosk.) — Combustion and Explosion 9(3):36–46.
  14. TNF Workshop. Available at: https://tnfworkshop.org/ radiation/ (accessed February 14, 2021).
  15. Reid, R. C., J. M. Prausnitz, and T. K. Sherwood. 1977. The properties of gases and liquids. New York, NY: McGrawHill. 703 p.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

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».