Experimental investigation of non linear flame dynamics

Abstract

The main goal of this project is to develop a method to analyze and characterize the evolution of a combustion process by means of image processing. In order to do it some experimental data is required. Analyzing the flame dynamics by means of the evolution of the instabilities, length and motion ease and improve the characterization of the flame behavior simplifying its further analysis. By implementing elliptical coordinates, "Block Matching" and image mapping the process attemps to clarify the motion and development of the combustion in a 2D channel. All the work was made using the software Matlab, creating a code and implementing several algorithms on it. Prior to all the study, an experimental procedure was carried out in the laboratories inside Universidad Carlos III de Madrid, in which several mixtures of propane were ignited inside a Hele-Shaw cell and followed by a high speed camera. Finally, it can be observed how the reaction is more stable and controllable inside the stoichiometric regime, how the curvilinear analysis eases the computations over the instabilities and how the Block Matching algorithm has a perfect implementation into the fluid dynamics field as it becomes so useful to obtain motion.El principal objetivo de este proyecto es el desarrollo de un método de análisis para caracterizar la evolución de un proceso de combustión mediante el procesado de imágenes. Para llevarlo a cabo, algunos datos experimentales son necesarios. Analizando la dinámica de la llama mediante la evolución de sus inestabilidades, longitud y movimiento facilita y mejora la caracterización del comportamiento de la llama simplificando asi su análisis posterior. Implementando coordenadas elípticas, "Block Matching" y mapeado de imágenes, el proceso intenta esclarecer el movimiento y desarrollo de la combustión en un canal 2D. Todo el trabajo fue realizado mediante el software Matlab, creando un código e implementando varios algoritmos en él. Antes de todo este estudio, un experimento fue realizado en los laboratorios de la Universidad Carlos III de Madrid, en el cual varias mezclas de propano con aire fueron encendidas y seguidas por una cámara de alta velocidad dentro de una célula de Hele-Shaw. Finalmente, se puede observar como la reacción es más estable y controlable sobre el régimen estequiométrico, como el análisis curvilíneo de las inestabilidades favorece su procesado y como la herramienta de Block Matching tiene una adaptación perfecta al campo de la dinámica de fluidos ya que es muy útil en la obtención de movimiento.Ingeniería Aeroespacia

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