Experimental characterization of a laminar diffusion flame in micro-gravity

¹ Laboratoire de Combustion et de Détonique, UPR 9028 du CNRS, 86960 Futuroscope cedex, France
² Department of Fire Protection Engineering, University of Maryland, College Park, MD 20742-3031, U.S.A.

Abstract

An experimental study is conducted on a laminar diffusion flame established over a 50 mm × 50 mm × 10 mm slab of PMMA subject to a forced oxidizer flow parallel to the surface. Experiments are conducted in micro-gravity to simulate the conditions on board of spacecraft and to better approximate the assumptions of classical theoretical developments. The experimental results showed a low oxidizer velocity stability limit linked to a minimum fuel supply to the flame and related to a decrease in the heat feedback from the flame to the fuel surface. The importance of convective transfer of fuel to the flame is underlined and is evidenced by soot oxidation (yellow flames) as opposed to blue flames where diffusion of fuel is dominant.

Résumé

L'étude expérimentale d'une flamme de diffusion établie sur une plaque de PMMA de 50 mm × 50 mm × 10 mm, placée dans un écoulement forcé parallèle à la surface a été réalisée. Les expériences ont été principalement réalisées dans un evironnement de microgravité pour simular les conditions à bord d'un vaisseau spatial en orbite. Les observations soulignent l'existence d'une limite de stabilité à faible vitesse d'écoulement forcé liée à un apport de combustible insuffisant corrélatif à une diminution du flux de chaleur en retour vers la surface. L'importance du transport par convection est apparent pour les conditions dans lesquelles des flammes jaunes, attestant de la présence de suies, se forment contrairement au domaine d'observation des flammes bleutées plus ténues et pour lesquelles c'est le processus par diffusion qui contrôle.