Загадка голубого огненного круга!

Компьютерное моделирование объясняет появление необычного огненного вихря

При сжигании жидкого гептана на водной поверхности возникает этот маленький голубой вихрь пламени.

Колледж-Парк (США) - горячий синий или сажей желтый – цвет пламени многое говорит о процессе горения. Используя голубой огненный вихрь четыре года назад, исследователи чисто случайно обнаружили ранее совершенно неизвестную форму пламени. Этот огненный вихрь возникает, когда гептан – жидкий углеводород-сгорает. Используя компьютерное моделирование, исследователи теперь еще более подробно изучили огненный вихрь, как они сообщают в“ Science Advances". С помощью моделирования можно не только лучше понять причины необычной формы, но и разработать более чистые и эффективные процессы горения в будущем.

Четыре года назад Сяо Чжан из Университета Мэриленда в США и ее коллеги своими попытками фактически хотели найти новый метод по максимально эффективному и щадящему устранению нефтяных слоев после крушений танкеров с водных поверхностей. Для этого исследователи воспламенили тонкий слой гептана, который плавал на воде. При возгорании сначала вспыхнул сажей желтый столб пламени, но вскоре чуть выше поверхности воды стабилизировался небольшой голубой вихрь пламени. Затем в синем пламени гептан сгорел без сажи и полностью. „Это пламя имеет потенциал для идеального источника энергии с уменьшенным загрязнением“, - говорит Чжан.

Используя компьютерное моделирование, основанное на сложных моделях горения, Чжан и ее коллеги теперь изучали специальное пламя еще более подробно. В этой модели учитывалось множество различных параметров – от топлива до температуры пламени до поведения потока внутри пламени. Моделирование показало, что вихри синего пламени состоят из четырех типов пламени: ниже вихря находится воронкообразная зона смешивания, в которой есть избыток топлива. Над ним преобладает слабо фиолетовая область пламени, в которой кислород, необходимый для горения, диффундирует в пламя. Вокруг этого диффузионного пламени компьютерная модель снова показала зону смешивания-но с избытком кислорода. Там, где встречаются эти три зоны, образуется голубой огненный вихрь.

Результаты моделирования исследователи сравнили со структурой пламени в эксперименте и обнаружили очень большое совпадение. На этой основе, по словам исследователей, в будущем были разработаны камеры сгорания, в которых вихри синего пламени генерируются более контролируемо, чем раньше. Некоторые открытые вопросы Сяо Чжан хочет прояснить в дальнейших попытках и симуляциях: как можно создавать вихри синего пламени разных размеров? И как избежать бурного раздувания до того, как образуется синий вихрь?