الملخص
أجريت محاكاة عددية لنفث لمخلوط الهيدروجين والأوكسجين تمت عملية تمدد عالية وذلك باستخدام برنامج (KIVA-3V) الذي يستخدم في حل المعادلات المضطربة ثلاثية الإبعاد والمصاحبة لها تفاعلات كيمائيه للغازات. وفي هذا التحليل استخدمت طريقة لاغرانج في حل طور الغاز لموجات الصدمة الناتجة من تمدد المخلوط .شكل الصدمة المتكونة من هذه العملية تم حلها عدديا أعلى فتحة النفث بمدى صغير.في هذه الورقة تم تحليل التمدد للنفث من ضغط عالي جدا (30 MPa) إلى ضغط الهواء الجوى لمخلوط الهيدروجين والأوكسجين وذلك باستخدام المحاكاة العددية المباشرة لفتحة صغيرة قطرها 2 مم خلال جدار الخزان. ونتيجة للاختلاف الكبير بين الضغطيين تتكون موجة الصدمة وبالتالي يتبعها تكوين الماخ القرصي الذي بدوره يعمل على تسخين المخلوط إلى حين الوصول للإشعال الذاتي للمخلوط. وتم في هذه الدراسة الحصول على معلومات قيمه ويمكن الاستفادة منها في معرفة سلوك النفث العالي خلال فتحات صغيره لخزانات الوقود ومعرفة تأثير قرص ماخ الناتج من التمدد العالي خلال جدران خزانات الوقود وبالتالي معرفة مقدار السلامة في عملية نقله وحفظه.
ABSTRACT
Numerical simulations have been carried out for highly under-expanded jet from an accidental release of high-pressure hydrogen–oxygen mixture into the atmospheric pressure by using KIVA-3V software. The original KIVA-3V [1] solves 3-D unsteady transport equations of a turbulent, and the chemically reactive mixture of gases. The gas phase solution procedure is based on a finite volume method called ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) method. A shock structure from the under-expansion is numerically resolved in a small computational domain above the jet exit. In this paper the investigate of a high pressure jet (30 MPa) of hydrogen-oxygen mixture by using a directed numerical simulation have been conducted. A small hole of 2 mm is assumed to be opened on the wall of a tank and a chocked mixture is injected to air. The autoigniton of pressurized hydrogen-oxygen mixture was predicted to first take place downstream of the Mach dick as the mixture heated to self-ignition temperature. Such knowledge is valuable for studying the ignition characteristics of high-pressure hydrogen jets in the safety context.
