سوخت و احتراق

سوخت و احتراق

ارزیابی رفتار دینامیکی شعله‌های پیش‌مخلوط متان اکسیژن در راکتور مزو مقیاس با استفاده از تکنیک‌های پردازش تصویر RGB

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
سروش صرافان صادقی 1
صادق تابع جماعت 2
1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، تهران ، ایران
2 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی‌تکنیک تهران)، تهران، ایران،
10.22034/jfnc.2026.588899.1463
چکیده
در پژوهش حاضر، پردازش تصویر RGB به‌عنوان روشی کم‌هزینه و غیرتماسی برای بازتحلیل کمی تصاویر شعله پیش‌آمیخته متان–اکسیژن در یک راکتور استوانه‌ای مزومقیاس با قطر داخلی ۵ میلی‌متر به‌کار گرفته شد. تحلیل بر رژیم‌های شعله نامتقارن پایدار و خاموش‌شونده و روشن‌شونده تکراری (RERI)، در دبی‌های اکسیژن ۰/۵، ۰/۷۵ و ۱/۰ لیتر بر دقیقه و سطوح رقیق‌سازی نیتروژن ۰، ۳۷/۵ و ۵۰ درصد متمرکز شد. برای هر شرایط RERI، سه تصویر متوالی با وضوح مناسب به‌طور مستقل پردازش و میانگین نتایج گزارش شد. شدت متوسط کانال‌های قرمز، سبز و آبی، شاخص ترکیبی Gray، نسبت آبی به سبز (B/G) و توزیع‌های پیکسلی بررسی شدند. نتایج نشان دادند که میانگین B/G در تمام شرایط بررسی‌شده در رژیم RERI بیشتر از رژیم پایدار است، هرچند تغییر آن با نسبت هم‌ارزی غیرتک‌سویه بوده و در برخی شرایط هم‌پوشانی میان دو رژیم وجود دارد. مؤلفه‌های R و G و شاخص Gray در عبور از آخرین شرایط پایدار به نخستین شرایط RERI در هر شش حالت کاهش نشان دادند، در حالی که پاسخ B وابستگی بیشتری به شرایط عملیاتی داشت. توزیع‌های پیکسلی R–G و B–G نیز میان دو رژیم تغییر کردند. مطالعات نوری و طیف‌سنجی پیشین صرفاً برای تفسیر کیفی هم‌راستایی روندها استفاده شدند، زیرا Lux، CH* و C₂* در مجموعه داده حاضر به‌صورت مستقل و همزمان اندازه‌گیری نشدند. در مجموع، استفاده ترکیبی از ویژگی‌های RGB چارچوبی مناسب برای پایش تغییر رژیم شعله فراهم می‌کند، هرچند تعمیم آن به طبقه‌بندی خودکار یا کنترل احتراق نیازمند اعتبارسنجی گسترده‌تر است.

تازه های تحقیق

در پژوهش حاضر، پردازش تصویر RGB به‌عنوان روشی کم‌هزینه و غیرتماسی برای بازتحلیل کمی تصاویر شعله پیش‌آمیخته متان–اکسیژن در یک راکتور استوانه‌ای مزومقیاس با قطر داخلی ۵ میلی‌متر به‌کار گرفته شد. تحلیل بر رژیم‌های شعله نامتقارن پایدار و خاموش‌شونده و روشن‌شونده تکراری (RERI)، در دبی‌های اکسیژن 5/0، ۷۵/ 0و 0/1 لیتر بر دقیقه و سطوح رقیق‌سازی نیتروژن ۰، 5/۳۷ و ۵۰ درصد متمرکز شد. برای هر شرایط RERI، سه تصویر متوالی با وضوح مناسب به‌طور مستقل پردازش و میانگین نتایج گزارش شد. شدت متوسط کانال‌های قرمز، سبز و آبی، شاخص ترکیبی Gray، نسبت آبی به سبز (B/G) و توزیع‌های پیکسلی بررسی شدند. نتایج نشان دادند که میانگین B/G در تمام شرایط بررسی‌شده در رژیم RERI بیشتر از رژیم پایدار است، هرچند تغییر آن با نسبت هم‌ارزی غیرتک‌سویه بوده و در برخی شرایط هم‌پوشانی میان دو رژیم وجود دارد. مؤلفه‌های R و G و شاخص Gray در عبور از آخرین شرایط پایدار به نخستین شرایط RERI در هر شش حالت کاهش نشان دادند، در حالی که پاسخ B وابستگی بیشتری به شرایط عملیاتی داشت. توزیع‌های پیکسلی R–G و B–G نیز میان دو رژیم تغییر کردند. مطالعات نوری و طیف‌سنجی پیشین صرفاً برای تفسیر کیفی هم‌راستایی روندها استفاده شدند، زیرا Lux،  و  در مجموعه داده حاضر به‌صورت مستقل و همزمان اندازه‌گیری نشدند. در مجموع، استفاده ترکیبی از ویژگی‌های RGB چارچوبی مناسب برای پایش تغییر رژیم شعله فراهم می‌کند، هرچند تعمیم آن به طبقه‌بندی خودکار یا کنترل احتراق نیازمند اعتبارسنجی گسترده‌تر است.

کلیدواژه‌ها
پردازش تصویر RGB
احتراق مزو-مقیاس
شعله پیش‌آمیخته
نسبت هم‌ارزی
رژیم نوسانی
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of Methane Oxygen Premixed Flame Dynamics in a Meso Scale Reactor via RGB Image Processing

نویسندگان English

Soroush Sarrafan sadeghi 1
Sadegh Tabejamaat 2
1 Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran,
2 Department of Aerospace Engineering, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran.
چکیده English

In the present study, RGB image processing was applied as a low-cost and non-intrusive approach for quantitative re-analysis of methane–oxygen premixed flame images obtained in a cylindrical meso-scale reactor with a 5 mm inner diameter. The analysis focused on stable asymmetric and repetitive extinction and re-ignition (RERI) regimes at oxygen flow rates of 0.5, 0.75, and 1.0 SLM and nitrogen dilution levels of 0, 37.5, and 50%. For each RERI condition, three consecutive images with adequate flame visibility were processed independently and averaged. Mean red, green, and blue intensities, composite Gray intensity, the blue-to-green ratio (B/G), and pixel-wise color distributions were evaluated. The results showed that the mean B/G ratio was higher in RERI than in the Stable regime under all investigated conditions, although its dependence on equivalence ratio was non-monotonic and partial overlap occurred in some cases. R, G, and Gray consistently decreased from the last Stable condition to the first RERI condition, whereas B showed stronger dependence on operating conditions. Pixel-wise R–G and B–G distributions also changed between the two regimes. Previous optical and spectroscopic studies were used only to interpret qualitative co-trends with visible-light intensity and spectral features associated with 〖CH〗^* and 〖C₂〗^*, since Lux, 〖CH〗^*, and 〖C₂〗^* were not independently and simultaneously measured in the present dataset. Overall, combined RGB descriptors provide a practical framework for monitoring flame-regime changes, while broader validation is required for automatic classification or combustion control.

کلیدواژه‌ها English

RGB image processing
Meso-scale combustion
Premixed flame
Equivalence ratio
RERI regime

احتراق در مقیاس‌های مزو و میکرو طی دو دهه اخیر به‌عنوان یکی از زمینه‌های مهم پژوهشی در علوم احتراق و سامانه‌های تبدیل انرژی کوچک‌مقیاس مورد توجه قرار گرفته است. کایساره و ولاکوس [1] در یک مطالعه مروری، مبانی فیزیکی، پیکربندی‌های متداول و کاربردهای اصلی سامانه‌های میکرو-احتراق را بررسی کرده‌اند. از منظر رفتار دینامیکی شعله و کاربردهای پیشرانش کوچک‌مقیاس نیز مطالعات مروری اخیر، اهمیت کنترل پایداری و پاسخ دینامیکی شعله را در این سامانه‌ها نشان داده‌اند [2]. توسعه فناوری‌های مرتبط با میکرو-احتراق در کاربردهای مختلف مهندسی نیز در مطالعات و اختراعات متعددی مورد توجه قرار گرفته است [1–4] و استفاده از این سامانه‌ها برای تبدیل انرژی در مولدهای توان کوچک، یکی از زمینه‌های اصلی توسعه این فناوری به شمار می‌رود [4].

با وجود چگالی انرژی بالای سوخت‌های هیدروکربنی، کاهش ابعاد مشخصه محفظه احتراق، چالش‌های متفاوتی نسبت به سامانه‌های متعارف ایجاد می‌کند. مطالعات تجربی در راکتورهای استوانه‌ای مزومقیاس نشان داده‌اند که مشخصات جریان ورودی می‌توانند بر دینامیک شعله و فرکانس رفتارهای نوسانی تأثیر قابل‌توجهی داشته باشند [5]. تغییر طول محفظه نیز حتی در قطر ثابت، محدوده‌های دینامیکی و رفتار شعله را تحت تأثیر قرار می‌دهد [6]. علاوه بر شرایط جریان و هندسه، تغییر میدان حرارتی داخل محفظه، برای مثال از طریق حضور اجسام جامد، می‌تواند ساختار و پایداری شعله پیش‌آمیخته را تغییر دهد [7]. اهمیت این عوامل در مطالعات مروری اخیر درباره روش‌های افزایش پایداری شعله و زمان ماند سوخت در سامانه‌های میکرو-احتراق نیز مورد تأکید قرار گرفته است [8].

تعاریف متعددی برای احتراق در این مقیاس‌ها ارائه شده است؛ از جمله تعریف بر اساس طول مشخصه، فاصله خاموشی، یا نسبت سطح به حجم. ماروتا [9] و جو و ماروتا [10] در مقاله‌های مروری خود، برهم‌کنش شعله-دیواره و اثرات نفوذ مولکولی را از ویژگی‌های بنیادین احتراق مزو/میکرو برشمرده‌اند. پژوهش‌های اولیه در این حوزه، مانند کار جاروزینسکی [11] بر روی خاموشی شعله متان-هوا در کانال‌های باریک، نشان داد که فاصله خاموشی با ضخامت شعله و نسبت هم‌ارزی مرتبط است. سیتزکی و همکاران [12] با بررسی محفظه‌های میکرو-مارپیچی کاتالیستی نشان دادند که در اعداد رینولدز زیر ۲۰، احتراق پایدار امکان‌پذیر است. رونی [13] با مدل‌سازی تشعشع حرارتی، نقش دیواره را در خاموشی شعله تحلیل کرد. ماروتا و همکاران [14] نیز به‌صورت تجربی و عددی، چهار رژیم شعله شامل معمولی، خاموش‌شونده و روشن‌شونده تکراری (FREI)، نوسانی و ترکیبی را در رآکتورهای استوانه‌ای کوارتز با قطر زیربحرانی شناسایی کردند.

در زمینه دینامیک شعله در مقیاس مزو، جو و شو [15, 16] با بررسی شعله‌های منتشرشونده در کانال‌های باریک، اثر اتلاف حرارت و برهم‌کنش شعله–دیواره را بر شکل‌گیری رژیم‌های متعدد شعله نشان دادند. جو و چوی [17] نیز رفتار شعله در شرایط محدودیت حرارتی را در کانال‌های مزومقیاس بررسی کردند. در مطالعه تجربی صرافان صادقی و همکاران [18]، اثر نسبت هم‌ارزی، سرعت مخلوط ورودی و رقیق‌سازی نیتروژن بر دینامیک شعله پیش‌آمیخته متان–اکسیژن در یک راکتور استوانه‌ای کوارتز با قطر داخلی ۵ میلی‌متر بررسی و پنج رژیم شامل Blow-off، Blow-out، شعله نامتقارن پایدار، خاموشی و روشن‌شدن تکرارشونده (RERI) و Flashback شناسایی شد. در آن مطالعه، مرزهای رژیم‌های شعله به‌صورت تجربی تعیین شدند و تصاویر ثبت‌شده عمدتاً برای شناسایی و توصیف کیفی رفتار شعله مورد استفاده قرار گرفتند. در پژوهش حاضر، مجموعه تصاویر حاصل از همان آزمون‌ها به‌عنوان داده پایه مورد استفاده قرار گرفته و تحلیل کمی جدیدی از ویژگی‌های RGB، با تمرکز بر رژیم‌های شعله نامتقارن پایدار و RERI، بر روی آن‌ها انجام شده است. مطالعات تکمیلی نیز حساسیت رفتار شعله در مقیاس مزو به هندسه راکتور و نوع رقیق‌سازی را نشان داده‌اند [7, 19, 20].

تثبیت شعله در ابعاد کوچک ارتباط نزدیکی با انتقال حرارت و بازیابی حرارتی دارد [21]. یکی از پیکربندی‌های شناخته‌شده در این زمینه، محفظه Swiss-roll است که نخستین‌بار توسط لوید و واینبرگ [22] معرفی شد. مطالعات بعدی نشان داده‌اند که هندسه و ابعاد کانال از طریق تغییر انتقال حرارت و پیش‌گرمایش مخلوط ورودی می‌توانند بر محدوده پایداری و رفتار دینامیکی شعله تأثیر بگذارند [23, 24]. این نتایج اهمیت ارتباط میان شرایط حرارتی محفظه و پاسخ دینامیکی شعله را در مقیاس‌های کوچک نشان می‌دهند.

برای بررسی کمی شعله، طیف‌سنجی به‌عنوان روشی متداول، امکان شناسایی رادیکال‌های فعال مانند ،  و  را از طریق تحلیل طول‌موج و شدت گسیل نوری فراهم می‌کند. پانتوسوس و همکاران [25] نشان دادند که شدت  و  در احتراق غیرپیش‌آمیخته متان-هوا با نسبت هم‌ارزی همبستگی دارد و کوجیما و همکاران [26] نیز حساسیت نسبت‌های /  و  / را به نسبت هم‌ارزی تأیید کردند. در کنار این روش، پردازش تصاویر رنگی شعله می‌تواند اطلاعات کمی درباره شدت و توزیع مکانی مؤلفه‌های رنگی را با استفاده از دوربین‌های دیجیتال فراهم سازد. هوانگ و ژانگ [27, 28] قابلیت تصویربرداری دیجیتال و پردازش رنگ را برای مشخصه‌یابی ویژگی‌های تابشی شعله بررسی کردند. نجارنیکو و همکاران [29] از ویژگی‌های رنگی برای بررسی رفتار شعله‌های پیش‌آمیخته استفاده کردند و تونکو و همکاران [30] نیز کاربرد پردازش تصویر را در تخمین مشخصات احتراقی مورد مطالعه قرار دادند. در مطالعات اخیر صرافان صادقی و همکاران [31–33]، پردازش تصویر RGB در شعله‌های کوچک‌مقیاس در کنار روش‌های تشخیصی نوری و طیف‌سنجی مورد بررسی قرار گرفت و قابلیت مؤلفه‌های رنگی برای توصیف تغییرات رفتار شعله ارزیابی شد. در پژوهش حاضر، نتایج این مطالعات به‌عنوان مبنای روش‌شناختی برای تفسیر روندهای RGB مورد استفاده قرار می‌گیرند و مقادیر کانال‌های رنگی به‌عنوان اندازه‌گیری مستقیم ،  یا Lux تلقی نمی‌شوند.

با وجود پژوهش‌های گسترده در زمینه دینامیک شعله در رآکتورهای مقیاس مزو، کاربرد کمی ویژگی‌های استخراج‌شده از تصاویر RGB برای بررسی و تمایز رژیم‌های دینامیکی از پیش شناسایی‌شده در شعله پیش‌آمیخته متان–اکسیژن در راکتورهای استوانه‌ای مزومقیاس کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در مطالعات مرجع [18] که پنج رژیم شعله را شناسایی کرده‌اند، تاکنون مطالعه‌ای به کاربرد سیستماتیک روش پردازش تصویر RGB برای تحلیل کمّی این رژیم‌ها در شرایط پیش‌آمیخته مزو-مقیاس نپرداخته است. از سوی دیگر، مطالعات جدید در زمینه احتراق غیرپیش‌آمیخته [31–35] نشان داده‌اند که روش RGB می‌تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد ماهیت شیمیایی و فیزیکی شعله ارائه دهد. لازم به ذکر است که روش‌های طیف‌سنجی علیرغم دقت بالا، نیازمند تجهیزات گران‌قیمت، کالیبراسیون پیچیده و زمان‌بر هستند. در مقابل، روش پردازش تصویر RGB با استفاده از دوربین‌های دیجیتال معمولی، امکان پایش لحظه‌ای و کم‌هزینه شعله را فراهم می‌آورد. این ویژگی، روش RGB را به گزینه‌ای جذاب برای کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی تبدیل کرده است که در آن‌ها دسترسی به تجهیزات پیشرفته طیف‌سنجی محدود است. بنابراین، پژوهش حاضر با هدف ارزیابی دینامیک شعله پیش‌آمیخته متان-اکسیژن در یک رآکتور مزو-مقیاس با استفاده از پردازش تصویر RGB انجام شده است. بنابراین، اهداف اصلی پژوهش حاضر عبارت‌اند از:

1)      انجام تحلیل کمی جدید بر روی تصاویر شعله حاصل از مجموعه آزمایشگاهی گزارش‌شده در مرجع [18] با استفاده از مؤلفه‌های رنگی RGB؛

2)      بررسی تغییرات شدت متوسط مؤلفه‌های قرمز، سبز و آبی، شدت خاکستری، نسبت B/G و ویژگی‌های توزیع پیکسلی در رژیم‌های شعله نامتقارن پایدار و RERI؛

3)      بررسی رفتار این شاخص‌های تصویری در ارتباط با مرزهای رژیم شعله که پیش‌تر به‌صورت تجربی برای شرایط مختلف دبی اکسیژن و رقیق‌سازی نیتروژن تعیین شده‌اند؛

4)      ارزیابی قابلیت ویژگی‌های استخراج‌شده از تصاویر RGB به‌عنوان شاخص‌های نوری کم‌هزینه برای پایش و تمایز رژیم‌های شعله.

[1]         N. S. Kaisare and D. G. Vlachos, “A review on microcombustion: Fundamentals, devices and applications,” Prog. Energy Combust. Sci., vol. 38, no. 3, pp. 321–359, 2012, doi: 10.1016/j.pecs.2012.01.001.
[2]         D. M. Dias, P. R. Resende, and A. M. Afonso, “A Review on Micro-Combustion Flame Dynamics and Micro-Propulsion Systems,” Energies (Basel)., vol. 17, no. 6, p. 1327, Mar. 2024, doi: 10.3390/en17061327.
[3]         S. Jejurkar and D. Mishra, “A Review of Recent Patents on Micro-Combustion and Applications,” Recent Patents on Engineering, vol. 3, no. 3, pp. 194–209, 2009, doi: 10.2174/187221209789117753.
[4]         J. E, J. Ding, J. Chen, G. Liao, F. Zhang, and B. Luo, “Process in micro-combustion and energy conversion of micro power system: A review,” Energy Convers. Manag., vol. 246, p. 114664, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.114664.
[5]         A. Zargarbashi, S. Sarrafan Sadeghi, and S. Tabejamaat, “Experimental study of the effects of input flow characteristics on flame dynamics and oscillating frequencies of a partially-premixed flame in a fixed-geometry Meso-cylindrical reactor,” Modares Mechanical Engineering, vol. 22, no. 4, pp. 213–223, Mar. 2022, doi: 10.52547/mme.22.4.213.
[6]         A. Zargarbashi, S. Tabejamaat, S. Sarrafan Sadeghi, and S. Sheykhbaglou, “Experimental study of the effect of inlet flow characteristics and chamber length on partially premixed flame dynamics, in the mesoscale cylindrical reactor of constant diameter with different lengths,” Modares Mechanical Engineering, vol. 20, no. 12, pp. 2697–2705, 2020, [Online]. Available: http://mme.modares.ac.ir/article-15-43004-en.html
[7]         M. Baigmohammadi, S. Sarrafan Sadeghi, S. Tabejamaat, and J. Zarvandi, “Numerical study of the effects of wire insertion on CH4(methane)/AIR pre-mixed flame in a micro combustor,” Energy, vol. 54, pp. 271–284, 2013, doi: 10.1016/j.energy.2013.01.047.
[8]         M. Nauman, J. Pan, Y. Wang, F. Li, A. Oluwaleke Ojo, and A. Raza, “A review of recent advancements in micro combustion techniques to enhance flame stability and fuel residence time,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 49, pp. 1165–1193, 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.09.050.
[9]         K. Maruta, “Micro and mesoscale combustion,” Proceedings of the Combustion Institute, vol. 33, no. 1, pp. 125–150, 2011, doi: 10.1016/j.proci.2010.09.005.
[10]       Y. Ju and K. Maruta, “Microscale combustion: Technology development and fundamental research,” Prog. Energy Combust. Sci., vol. 37, no. 6, pp. 669–715, 2011, doi: 10.1016/j.pecs.2011.03.001.
[11]       J. Jarosiński, “Flame quenching by a cold wall,” Combust. Flame, vol. 50, pp. 167–175, Jan. 1983, doi: 10.1016/0010-2180(83)90059-7.
[12]       L. Sitzki, K. Borer, S. Wussow, E. S. Kaoru Maruta, P. D. Ronney, and A. Cohen, “Combustion in microscale heat-recirculating burners,” 39th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, no. January 2001, 2001, doi: 10.2514/6.2001-1087.
[13]       P. D. Ronney, “Analysis of non-adiabatic heat-recirculating combustors,” Combust. Flame, vol. 135, no. 4, pp. 421–439, 2003, doi: 10.1016/j.combustflame.2003.07.003.
[14]       K. Maruta, T. Kataoka, N. Il Kim, S. Minaev, and R. Fursenko, “Characteristics of combustion in a narrow channel with a temperature gradient,” Proceedings of the Combustion Institute, vol. 30, no. 2, pp. 2429–2436, 2005, doi: 10.1016/j.proci.2004.08.245.
[15]       Y. Ju and B. Xu, “Theoretical and experimental studies on mesoscale flame propagation and extinction,” Proceedings of the Combustion Institute, vol. 30, no. 2, pp. 2445–2453, 2005, doi: https://doi.org/10.1016/j.proci.2004.08.234.
[16]       Y. Ju and B. Xu, “Effects of channel width and lewis number on the multiple flame regimes and propagation limits in mesoscale,” Combustion Science and Technology, vol. 178, no. 10–11, pp. 1723–1753, 2006, doi: 10.1080/00102200600788643.
[17]       Y. Ju and C. W. Choi, “An analysis of sub-limit flame dynamics using opposite propagating flames in mesoscale channels,” Combust. Flame, vol. 133, no. 4, pp. 483–493, 2003, doi: 10.1016/S0010-2180(03)00058-0.
[18]       S. Sarrafan Sadeghi, S. Tabejamaat, M. Baigmohammadi, and J. Zarvandi, “An experimental study of the effects of equivalence ratio, mixture velocity and nitrogen dilution on methane/oxygen pre-mixed flame dynamics in a meso-scale reactor,” Energy Convers. Manag., vol. 81, pp. 169–183, 2014, doi: 10.1016/j.enconman.2014.02.022.
[19]       S. T. and M. R. B. M. J. Zarvandi, “Numerical Simulation of the Effective Parameters on the Stability of Stoichiometric CH4/Air Premixed Combustion in a Micro-combustion Chamber,” Fuel and Combustion, vol. 3, no. 2, pp. 31–45, 2011, Accessed: Jul. 23, 2026. [Online]. Available: https://www.jfnc.ir/article_46138.html?lang=en
[20]       M. Baigmohammadi, S. Tabejamaat, and Y. Farsiani, “An experimental study of methane–oxygen–carbon dioxide premixed flame dynamics in non-adiabatic cylinderical meso-scale reactors with the backward facing step,” Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, vol. 95, pp. 105–123, 2015, doi: 10.1016/j.cep.2015.05.013.
[21]       J. Wan and A. Fan, “Recent progress in flame stabilization technologies for combustion-based micro energy and power systems,” Fuel, vol. 286, no. P2, p. 119391, 2021, doi: 10.1016/j.fuel.2020.119391.
[22]       S. A. Lloyd and F. J. Weinberg, “A burner for mixtures of very low heat content,” Nature, vol. 251, no. 5470, pp. 47–49, 1974, doi: 10.1038/251047a0.
[23]       N. KIM et al., “Flame stabilization and emission of small Swiss-roll combustors as heaters,” Combust. Flame, vol. 141, no. 3, pp. 229–240, May 2005, doi: 10.1016/j.combustflame.2005.01.006.
[24]       N. Il Kim, S. Aizumi, T. Yokomori, S. Kato, T. Fujimori, and K. Maruta, “Development and scale effects of small Swiss-roll combustors,” Proceedings of the Combustion Institute, vol. 31, no. 2, pp. 3243–3250, Jan. 2007, doi: 10.1016/j.proci.2006.08.077.
[25]       C. S. Panoutsos, Y. Hardalupas, and A. M. K. P. Taylor, “Numerical evaluation of equivalence ratio measurement using OH* and CH* chemiluminescence in premixed and non-premixed methane-air flames,” Combust. Flame, vol. 156, no. 2, pp. 273–291, 2009, doi: 10.1016/j.combustflame.2008.11.008.
[26]       J. Kojima, Y. Ikeda, and T. Nakajima, “Spatially resolved measurement of OH*, CH*, and C2* chemiluminescence in the reaction zone of laminar methane/air premixed flames,” Proceedings of the Combustion Institute, vol. 28, no. 2, pp. 1757–1764, Jan. 2000, doi: 10.1016/S0082-0784(00)80577-9.
[27]       H. W. Huang and Y. Zhang, “Flame colour characterization in the visible and infrared spectrum using a digital camera and image processing,” Meas. Sci. Technol., vol. 19, no. 8, Aug. 2008, doi: 10.1088/0957-0233/19/8/085406.
[28]       H. W. Huang and Y. Zhang, “Dynamic application of digital image and colour processing in characterizing flame radiation features,” Meas. Sci. Technol., vol. 21, no. 8, 2010, doi: 10.1088/0957-0233/21/8/085202.
[29]       M. Najarnikoo, M. Z. Targhi, and H. Pasdarshahri, “Experimental study on the flame stability and color characterization of cylindrical premixed perforated burner of condensing boiler by image processing method,” Energy, vol. 189, Dec. 2019, doi: 10.1016/j.energy.2019.116130.
[30]       D.-C. Toncu, M. Mirzaei, and S. Soleimani, “Emulsified jet fuel flame characterization with image processing,” Journal of the Energy Institute, vol. 92, no. 3, pp. 567–577, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.joei.2018.04.002.
[31]       S. S. Sadeghi, S. Tabejamaat, A. Ghahremani, and S. N. Asl, “Effects of wall temperature on non-premixed micro-combustion: A comparative experimental study of copper and aluminum in Swiss-roll chambers,” Fuel Processing Technology, vol. 274, no. April, p. 108237, 2025, doi: 10.1016/j.fuproc.2025.108237.
[32]       S. Sarrafan Sadeghi, S. Tabejamaat, A. Ghahremani, and S. Narimani Asl, “A novel swiss-roll counterflow micro-combustor: Experimental investigation of methane-oxygen flame behavior over time,” Appl. Therm. Eng., vol. 255, no. April, p. 123978, Oct. 2024, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2024.123978.
[33]       S. Sarrafan Sadeghi, S. Tabejamaat, A. Ghahremani, and S. Narimani Asl, “A novel Swiss-roll counterflow micro-combustor: Experimental investigation of flame dynamic characteristics by spectroscopy and RGB image processing methods,” Energy, vol. 299, no. May, p. 131495, 2024, doi: 10.1016/j.energy.2024.131495.
[34]       A. Ashouri, S. Sarrafan Sadeghi, and M. Zabetian Targhi, “Experimental Evaluation of Burner Geometry Performance and its flame structure on Heating Rate of a MILD Steel Reheating Furnace,” Fuel and Combustion, vol. 18, no. 4, pp. 103–123, 2025, doi: 10.22034/jfnc.2026.579786.1457.
[35]       S. Sarrafan Sadeghi, S. Tabejamaat, A. Ghahremani, and S. Narimani Asl, “Introducing a novel spiral-channel combustion chamber and experimentally investigating the effect of nitrogen dilution on non-premixed micro methane-oxygen flame by spectroscopy method,” Fuel and Combustion, vol. 15, no. 3, pp. 73–99, 2023, doi: 10.22034/jfnc.2023.367267.1334.
[36]       A. Javareshkian, S. Tabejamaat, S. Sarrafan-Sadeghi, and M. Baigmohammadi, “An experimental study on the effects of swirling oxidizer flow and diameter of fuel nozzle on behavior and light emittance of propane-oxygen non-premixed flame,” Thermal Science, vol. 21, no. 3, pp. 1453–1462, 2017, doi: 10.2298/TSCI140706210J.
[37]       S. Sarrafan Sadeghi, S. Tabejamaat, and A. Javareshkian, “Experimental Study on the Effect of Swirling Flow and Oxidizer Type on the Stability, Light Emission, and Pollutant Emissions of Non-Premixed Propane Flames,” Journal of Applied and Computational Mechanics, vol. 12, no. 2, pp. 671–681, 2026, doi: 10.22055/jacm.2025.48481.5262.