Пламя_Племянники_Петров_Алекесандр

1.

Бегущее пламя
Докладчик: Петров Александр 9 класс
Команда: Племянники

2.

Условие задачи
Бегущее пламя
Пламя может непрерывно распространяться по кольцевой канавке,
заполненной тонким слоем горючей жидкости. Исследуйте, как
характеристики такого бегущего пламени зависят от существенных
параметров.

3.

Микрозадачи проекта
• Спроектировать модель на проведения опыта
• Создать физическую модель
• Провести эксперимент
• Исследовать от каких параметров зависит результат
эксперимента

4.

Инструменты и материалы
• Для решения задачи нам потребовались следующие инструменты:
• 3D модель (смоделировал в Tinkercad)
• 3D принтер (Bambu Lab P1S) , материал: PLA (полилактид)
• Бензин 95 (Газпром) α = 8×10−8 м2/с τ = ; τ = 0.005–0.015 с
• Zippo Blend C α = 7×10−8 м2/с; τ = 0.003–0.007 с
• Шприц (инсулиновый)
• Поджигающий элемент (плазменная зажигалка)

5.

Экспериментальная модель
кольца
V1
V2

6.

Характеристики модели
• Радиус кольца = 67мм
• Длина окружности 420мм
• V1 Ширина отверстия канавки = 2.850 мм
• V2 Ширина отверстия канавки = 1.774 мм
• Примерный вес 23 г
• Время печати примерно 46 минут

7.

Визуальное представление
опыта
• Поверхность канавки кольца покрыта тонким слоем бензина
• Мы поджигаем пары бензина, в любой точке канавки
• Пламя, расходится двумя огоньками по периметру кольца
• При намеренном препятствии одному из них, он гаснет
• Второй, беспрепятственно продолжает свое движение по окружности

8.

Математическая модель
Скорость распространения пламени
α - тепловая диффузия (как быстро тепло распространяется в
жидкости)
τ - время воспламенения (упрощённая оценка того, как быстро смесь
загорается при нагреве)
• Бензин 95 (Газпром) α = 8×10−8 м2/с; τ = 0.005–0.015 с
V ~0.0037 м/с
• Zippo Blend C α = 7×10−8 м2/с; τ = 0.003–0.007 с
V ~0.0028 м/с

9.

Математическая модель
Скорость испараения топлива
— скорость испарения,
— поступающий тепловой поток,
— удельная теплота испарения (энергия, нужная для превращения жидкости в пар).

10.

Словесное объяснение
• При поджигании, пары воспламеняются в участке поджога
• Разделяются на две волны (огонька)
• Как было сказано выше, мы избавляемся от одной волны для
предотвращения их столкновения
• Пламя идет по канавке
• Движение осуществляется за счет распространения огня
• Проходя участок, огонек полностью сжигает испарившийся бензин, и идет
далее, к новым парам
• Сужение канавки к верху прeпятствует неограниченному испарению паров
бензина, что не дает вспыхивать всему периметру кольца

11.

12.

Эксперимент в действии

13.

Эксперимент в действии
(Видеофрагменты замедлены в 4 раза)

14.

Параметры
Общая зависимость от испарения
• Ширина открытой части канавки кольца
• Тип бензина (чистота, октановое число)