Muster flammen

Hamins, A., Yang, J. & Kashiwagi, T. Eine experimentelle Untersuchung der Pulsationshäufigkeit von Flammen. In Symposium (International) on Combustion, Bd. 24, 1695–1702 (Elsevier, 1992). Eine Momentaufnahme der FDS-Simulationsergebnisse für In-Phase- und Antiphasensynchronisierungen. a) In-Phasen-Modus bei 30 mm und b) Antiphasenmodus bei 45 mm. Beide Abbildungen teilen sich die oben genannten Parameter und die Flammenbereiche werden mit einer 3D-Temperaturkonturoberfläche (rosa) etwa dargestellt. Okamoto, K., Kijima, A., Umeno, Y. & Shima, H. Synchronisation beim Flackern von dreigekoppelten Kerzenflammen. Wissenschaftliche Berichte 6, 36145 (2016). Der von NIST entwickelte computational fluid dynamic simulator Fire Dynamics Simulator (FDS) wurde verwendet, um das Brandverhalten zu modellieren.

Die simulierten Ergebnisse wurden anhand der visuellen Darstellung der Flammenform sowie der Temperaturverteilung um die Flammenspitze verglichen und ausgewertet. Kitahata et al. wiesen darauf hin, dass die Flamme eines einzelnen Kerzenoszillators periodisch flackern würde, wenn sie aus nicht weniger als 3 Kerzen besteht. Andernfalls bleibt die Verbrennung erhalten. Daher verdienen der Ursprung der Schwingung und die Auswirkungen der Anzahl der Kerzen in einem Oszillator eine detaillierte Untersuchung. Flammenoszillatoren mit 1 bis 10 Kerzen wurden experimentell getestet. Die Anordnung der Kerzen wird durch die gelben Punkte in Abb. 1 angezeigt. Die Hochgeschwindigkeitskamera ist mit dem Zentrum der Kerzenflammen ausgerichtet, wobei der Abstand zwischen ihnen festgelegt ist. Alle Aufnahmen werden aufgezeichnet, wenn die Flamme einen stabilen Schwingungszustand erreicht, und wie in Abb. 1 gezeigt, zeigen die Graustufenbilder das Spitzenmoment jeder Flammengruppe an. Das Flammenprofil variiert in der Amplitude, die in der Regel dazu neigt, monoton mit der Anzahl der Kerzen zu erhöhen.

Bei einer einzelnen Kerze weist die Flamme keine sichtbare Schwingung auf und bleibt stabil; für eine Gruppe von 2 Kerzen nimmt die Helligkeit der Flamme leicht zu und die Flamme weist manchmal winzige Fluktuationen auf, aber weder regelmäßig noch offensichtlich. Für die Gruppe, die aus mehr als 3 Kerzen besteht, weist die Flamme eine regelmäßige Schwingung auf, die mehr oder weniger stabile Amplitude und Frequenz aufweist. Mit zunehmender Anzahl der enthaltenen Kerzen steigt die Helligkeit auch monoton. Zeitreihen werden ermittelt (siehe Abschnitt Methoden) und in Abb. 2(a) dargestellt. Das Frequenzspektrum jedes Oszillators wird durch Fast Fourier Transformation (FFT) ermittelt und seine Abhängigkeit von der Anzahl der Kerzen ist in Abb. 2(b) dargestellt. Wenn die Zahl kleiner als 3 ist, bleiben die Flammen stabil, aber nicht periodisch. Wenn die Zahl gleich oder größer als 3 ist, erscheint die Schwingung und die Frequenz nimmt monoton ab, wenn die Zahl zunimmt.