Optical diagnostic experimental study of JP8 surrogates in coflow diffusion flames

The structure of non-sooting and low-sooting coflow diffusion flames burning JP-8 surrogates was analyzed by concurrent use of optical diagnostic techniques and numerical simulations. The fuel was vaporized by an electrospray atomizer and diluted by nitrogen in a heated coflow burner. Oxygen-enriched air was provided as coflow. Two-dimensional temperature maps have been obtained using Thin-Filament Ratio Pyrometry and by laser Rayleigh scattering. Rayleigh cross-sections of the all fuel components have been measured with reference to nitrogen. Raman scattering spectroscopy have been performed to measure major species concentrations in order to confirm further the chemical structure of these flames. Numerical simulations were conducted with a fully coupled parallel Newton solver and by modeling the chemical processes with a 233-species, 6959-reaction chemical mechanism. Numerical results have been compared to the experimental data and were also used to perform a more accurate post-processing of the collected signals. Good agreement was found between the numerical simulations and the measured temperature, preliminary results have been obtained for chemical composition.

La struttura di fiamme laminari duffusive di surrogati di combustibile JP-8 è stata studiata mediante tecniche di diagnostica ottica e simulazioni numeriche. Il combustibile è stato vaporizzato mediante tecnica di electrospray e diluito in azoto. Un combustore a flussi concentrici di miscela combustibile ed aria arricchita con ossigeno è stato utilizzato per le prove serimentali. Sono state ottenute mappe bidimensionali di temperatura per le fiamme in esame con pirometria a filo sottile e laser Rayleigh scattering. Sono stati misurati i valori di sezione caratteristica per il Rayleigh per tutti i componenti delle miscele investigate. Prove di spettroscopia Raman sono state svolte per ottenere informazioni quantita- tive sulla concentrazione delle principali specie presenti nelle fiamme confermandone la struttura chimica. Le simulazioni numeriche, condotte con un solutore di Newton operato in par- allelo, sfruttano un meccanismo di cinetica chimica che considera 233 specie e 6959 reazioni. I dati computazionali sono stati usati come termine di confronto per le osservazioni sperimentali ma anche per trarre informazioni utili ad analizzare i segnali in modo più accurato. I risultati sperimentali di temperatura sono in buon accordo con le previsioni numeriche e si sono ottenuti risultati preliminari per la composizione chimica.