This study presents careful measurements from lab-scale experiments and predictions from comprehensive numerical model for the burning characteristics of laminar flames over MMA pools of different diameters with varying ullages or lip heights. Lab-scale experiments for steady burning of MMA pool are conducted, and temperature and concentrations of major species, have been measured for 3 mm ullage case for pool diameters of 25 and 30 mm. A compact kinetic mechanism with 49 species and 376 reactions, and a soot model are used for numerical simulations. Steady burning of laminar flame over an MMA pool is modelled using coupling heterogeneous interface conditions. Variable thermo-physical properties and multi-component diffusion are used. Results from grid-independent numerical simulations compare with reasonable accuracy against experimental measurements. For 25 mm MMA pool, the mass burning rate decreases rapidly from zero to 2 mm ullage and drops relatively gradually with further increase in the ullage. The ratio of mass of soot in the domain to mass of fuel burnt, decreases rapidly with an increase in ullage from zero to 3 mm, remains in same order till 5 mm ullage and then decreases with increasing ullage. Increased flame stand-off from the pool interface and oxygen penetration into the ullage causing partial premixing, form the reasons for the reduction in mass burning rate and decrease in the production of soot. The effects of pool diameter on burning characteristics at three ullages have also been presented.

中文翻译：

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层流甲基丙烯酸甲酯池火焰的燃烧特性和烟灰形成

这项研究提供了实验室规模实验的仔细测量和综合数值模型的预测，用于在不同直径、不同余量或唇部高度的 MMA 池上层流火焰的燃烧特性。进行了 MMA 池稳定燃烧的实验室规模实验，并针对池直径为 25 和 30 毫米的 3 毫米缺损情况测量了主要物种的温度和浓度。具有 49 种物质和 376 个反应的紧凑动力学机制和烟尘模型用于数值模拟。MMA 池上层流火焰的稳定燃烧使用耦合异质界面条件进行建模。使用了可变的热物理特性和多组分扩散。与网格无关的数值模拟的结果与实验测量的合理精度进行了比较。对于 25 mm MMA 池，质量燃烧率从零到 2 mm 的空量迅速下降，并随着空量的进一步增加而相对逐渐下降。域中烟尘质量与燃烧燃料质量的比值随着空距从 0 增加到 3 毫米而迅速减小，直到空距 5 毫米时保持不变，然后随着空距的增加而减小。来自池界面的火焰距离增加和氧气渗入空量导致部分预混，形成了质量燃烧率降低和烟灰产生减少的原因。还介绍了池直径对三个空缺处燃烧特性的影响。质量燃烧率从零到2mm余量迅速下降，并随着余量的进一步增加而相对逐渐下降。域中烟尘质量与燃烧燃料质量的比值随着空距从 0 增加到 3 毫米而迅速减小，直到空距 5 毫米时保持不变，然后随着空距的增加而减小。来自池界面的火焰距离增加和氧气渗入空量导致部分预混，形成了质量燃烧率降低和烟灰产生减少的原因。还介绍了池直径对三个空缺处燃烧特性的影响。质量燃烧率从零到2mm余量迅速下降，并随着余量的进一步增加而相对逐渐下降。域中烟尘质量与燃烧燃料质量的比值随着空距从 0 增加到 3 毫米而迅速减小，直到空距 5 毫米时保持不变，然后随着空距的增加而减小。来自池界面的火焰距离增加和氧气渗入空量导致部分预混，形成了质量燃烧率降低和烟灰产生减少的原因。还介绍了池直径对三个空缺处燃烧特性的影响。随空距从 0 增加到 3 mm 迅速减小，保持不变，直到 5 mm 空距，然后随空距增加而减小。来自池界面的火焰距离增加和氧气渗入空量导致部分预混，形成了质量燃烧率降低和烟灰产生减少的原因。还介绍了池直径对三个空缺处燃烧特性的影响。随空距从 0 增加到 3 mm 迅速减小，保持不变，直到 5 mm 空距，然后随空距增加而减小。来自池界面的火焰距离增加和氧气渗入空量导致部分预混，形成了质量燃烧率降低和烟灰产生减少的原因。还介绍了池直径对三个空缺处燃烧特性的影响。