特征管内H₂/Air预混气体燃爆特性数值模拟研究

摘要

基于标准k-ε湍流模型和EBU-Arrhenius燃烧模型,利用流体动力学软件Fluent数值模拟研究两种管（水平直管和直角弯管）内H₂/Air预混气体燃爆过程中火焰锋面传播及演变过程以及燃爆特征参数的动态分布情况,并进一步研究不同初始温度（300 K、373 K、413 K和475 K）和初始压力（1.0 Atm、1.5 Atm和2.0 Atm）对预混H₂/Air燃爆特征参数的影响。研究结果表明:水平直管内H₂/Air预混火焰锋面经历了球形火焰、椭圆形火焰、平面火焰、褶皱"V"形火焰和光滑"V"形火焰的演变过程,而直角弯管结构促使对称的"V"形火焰锋面演变为上火舌长、下火舌短的非对称"V"形火焰锋面结构。两管中点火前初始温度对管内峰值压力和气流峰值速度的影响呈现负相关性;而初始压力对管内峰值压力的影响呈现正相关性,但对管内峰值温度和气流流速的影响并不明显。水平直管内燃烧反应和预混火焰的传播以及直角弯管内上弯壁面阻碍反射和下弯壁面的突扩诱导作用是H₂/Air预混气体燃爆过程湍流涡运动的产生、运动、转变及消散的动态演变过程的根本。

关键词

预混气体 / 初始条件 / 湍流效应 / 燃爆特性 / 数值模拟