障碍物条件下氢气火焰传播特性的大涡模拟计算

【目的】与常规气体燃料相比，氢气的爆炸危险性更大，障碍物的存在又会极大地激励氢气燃烧，加快火焰传播速度，造成更为严重的事故后果。为减少氢气在障碍物条件下带来的破坏性伤害，揭示不同障碍物条件对氢气火焰传播特性的影响尤为重要。【方法】基于大涡模拟对不同障碍物形状及障碍物阻塞率条件下的氢气/空气燃爆过程进行数值模拟，重点研究了障碍物形状对火焰传播速度影响的差异性、对阻塞率变化的敏感性。【结果】当阻塞率较低时，与单边型障碍物相比，格栅型障碍物对火焰锋面处的规则流场具有更强的破坏作用，随着格栅型障碍物空隙数量的增多，其对流场运动的破坏性进一步提升，使得火焰锋面难以恢复至规则状态；阻塞率提高后，不同形状的障碍物对规则流场的破坏差异性变得不再明显，所有障碍物工况中火焰锋面均发生了持续性畸变；随着阻塞率持续提升，与格栅型障碍物相比，单边型障碍物将带来更高的火焰传播速度峰值；在相同阻塞率条件下，格栅型障碍物可通过调整单个空隙面积转变其对火焰加速的机理，从而增强加速效果。【结论】障碍物的形状、阻塞率是影响障碍物后方火焰锋面状态的关键因素，单边型障碍物对阻塞率的敏感性更强，而格栅型障碍物的加速潜力更高，阻塞...