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Accès ouvert déclaré 2025 article

Numerical study of instability mechanisms and scaling relation in boundary layer flame

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Rattachement africain : jp. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Streaklike coherent structures observed in boundary-layer flames, particularly in wildland fires, have drawn increasing attention to these instability phenomena. In this study, a simplified Fire Dynamics Simulator (FDS) model was employed to investigate the underlying mechanisms responsible for the formation of these streaklike structures. The simulation setup consisted of an open wind tunnel measuring 1.0 m (length) × 0.5 m (width) × 0.5 m (height). Methane (CH 4 ) was used as the fuel source, and streaklike structures were induced by incorporating a non-slip surface segment upstream of the CH 4 burner under wind-driven conditions. In this work, the non-slip segment length was varied from 0 to 20 cm, and wind velocities ranged from 0.5 to 3.0 m/s. The results indicated that streaklike instabilities originated from disturbances in the incoming flow, specifically triggered by baroclinic vorticity generation. These coherent structures emerged when the baroclinic torque exceeded a critical threshold of approximately 10 4 s -2 in this work. To further explore the ensemble effects of flow instabilities on boundary layer flames, simulation, experimental, and real fire results were collected to establish a dimensionless correlation among the Strouhal number ( St ), Reynolds number ( Re ), and velocity instability ( I ) as St ∼ Re -0.5 I -1.5 . This relationship offers a framework for studying real-scale fire scenarios using bench-scale experiments and highlights the critical influence of initial laminar instabilities on flame dynamics even under turbulent conditions. This relationship also indicates that convection is the primary heat transfer mechanism in wildfire spread. The insights gained from this work enhance the understanding of boundary-layer combustion and contribute to advancing fire modeling and safety research.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Numerical study of instability mechanisms and scaling relation in boundary layer flame
Date Crossref
01/10/2025
Éditeur
Elsevier BV
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Toyohashi University of Technology Department of Mechanical Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Department of Mechanical Engineering — Toyohashi University of Technology.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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