密闭空间内10%氢气浓度的氢气-空气混合气体燃爆的仿真和实验研究

摘要：

当今世界各国正积极开发新能源以实现碳中和的目标,氢能是新能源中备受关注的一种能源形式.氢安全是氢能利用领域中被重点关注的问题之一,但氢气的燃烧和爆炸研究实验具有一定危险性.与实验相比,计算仿真是一种低成本且更安全的方法.针对10%氢气浓度的氢气?空气混合气体在密闭空间的燃爆现象,进行了4个工况的实验,并依托FLACS程序开展计算仿真,将实验结果与仿真结果进行对比分析.结果显示,FLACS计算压强的平均误差为15.3%,温度的平均误差为10.4%.FLACS压强峰值的高估比例为1.073,温度峰值高估比例则为1.272.误差的部分原因是FLACS无法模拟部分实验现象,例如部分火焰熄灭,导致仿真峰值数据高于实验数据.仿真结果中,压强和温度数据相比于实验数据有提早上升的趋势,这与许多文献的结论一致.该现象发生的原因在于FLACS 模拟中燃烧是点火零时刻发生,而实验中燃烧在燃料被实际点燃时发生,该时刻与点火器启动时刻有短暂时间间隔.对比层流火焰燃烧速度,FLACS仿真的误差为13%.对比温度场发展趋势图,仿真与实验结果都显示火焰往罐体上部传播速度最快,在实验中火焰前锋停止于罐体两侧而仿真结果的火焰前锋则停止于罐体上部.

关键词：氢安全、FLACS、仿真计算

所属期刊栏目：10

分类号：TK91

在线出版日期：2023-02-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：547-557