Baza wiedzy: Politechnika Warszawska

Ustawienia i Twoje konto

Powrót

Badania eksperymentalne i symulacje numeryczne spalania mieszaniny wodorowo-powietrznej w kanale z przeszkodami

Pavel Bahuschevich, Wojciech Rudy

Abstract

Niniejsza praca miała na celu przestudiowanie wpływu konfiguracji przeszkód i wysokości kanału na szybkość procesu przejścia od spalania deflagracyjnego do detonacyjnego (DDT - Deflagration to Detonation Transition). Praca składa się z dwóch części. Część pierwszą stanowią badania eksperymentalne obejmujące cztery różne wielkości kanału (oznaczone A, B, C, D) o współczynniku przekrycia WP = 0,5. W każdym przypadku kanał miał 2 m długości i szerokość 0,11 m. Dla każdej konfiguracji przeszkód mieszaniną badaną była mieszanina stechiometryczna wodoru z powietrzem (29,6% H2). W przypadku A (H = 10 mm) wykonano dodatkowe badania używając dwóch mieszanin o stężeniu wodoru w powietrzu równym: 25% i 20%. Parametry początkowe mieszaniny to temperatura 293 K i ciśnienie 0,1 MPa. Część druga pracy to symulacje numeryczne przeprowadzone przy pomocy programu DETO2D opracowanego w Zakładzie Silników Lotniczych Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej. Wyniki badań eksperymentalnych dowiodły, że konfiguracja przeszkód i wielkość kanału ma znaczący wpływ na szybkość propagacji fal spalania. W przypadku A (H = 10 mm) zaobserwowano szybką deflagrację turbulentną. W przypadku tym wykazano również, że obniżenie stężenia wodoru w powietrzu o 5% lub o 10% zmniejsza prędkość propagacji płomienia odpowiednio o ok. 12% i ok. 25%. W przypadku B (H = 20 mm) dominującym reżimem spalania była szybka deflagracja turbulentna, a w kilku eksperymentach zaobserwowano lokalne przejście do quasi-detonacji (w odległości ok. 0,6 - 0,8 m od punktu zapłonu) o prędkości propagacji ok. 1850 m/s. Detonacja ta została wytłumiona do deflagracji na długości 2-3 przeszkód (80 – 120 mm). W przypadku C (H = 40 mm) zaobserwowano przyspieszenie płomienia turbulentnego i nagłe przejście do quasi-detonacji z prędkością propagacji fali ok. 1500 m/s, która następnie została wytłumiona na odcinku ok. 0,2 m po pokonaniu 2 przeszkód. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że ponowna inicjacja detonacji miała miejsce w dalszej części kanału. W przypadku D (H = 80 mm) mamy do czynienia z klasycznym procesem DDT. Płomień turbulentny przyspiesza na odcinku ok. 0,16 m o wartość rzędu 1000 m/s i następnie poprzez tłumiące działanie przeszkód stabilizuje się na poziomie prędkości ok. 1700 m/s. Zaobserwowano również w paru eksperymentach przejście do przegonionej detonacji Chapmana-Jougueta (C-J), a następnie jej wytłumienie do quasi-detonacji. Część numeryczna niniejszej pracy obejmowała symulacje rozprzestrzeniania się fali detonacyjnej w kanale odpowiadającym geometrii przypadku D opisanego w części eksperymentalnej. Przeprowadzone symulacje wykazały duże podobieństwo do przeprowadzonych badań eksperymentalnych. Odnosi się to w szczególności do geometrii fal odbitych od przeszkód i ścianek kanału. Złożoność fal i ich ciągłe odbicia zostały potwierdzone w części eksperymentalnej, gdzie czujniki ciśnienia wskazywały kolejne malejące w czasie piki ciśnienia. W symulacji zaobserwowano również lokalny wybuch, który zainicjował przejście do detonacji co potwierdza założony model SWACER (Shock Wave Amplification by Coherent Energy Release), wzmocnienie fali uderzeniowej przez koherentne uwolnienie energii.
Rodzaj dyplomu
Praca inżynierska / licencjacka
Typ dyplomu
Praca inżynierska
Autor
Pavel Bahuschevich (WMEiL) Pavel Bahuschevich Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL) Wojciech Rudy (WMEiL) Wojciech Rudy Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL)
Tytuł w języku polskim
Badania eksperymentalne i symulacje numeryczne spalania mieszaniny wodorowo-powietrznej w kanale z przeszkodami
Promotor
Andrzej Teodorczyk (WMEiL/ITC) Andrzej Teodorczyk Instytut Techniki Cieplnej (WMEiL/ITC)Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL)
Jednostka dyplomująca
Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL)
Jednostka prowadząca
Instytut Techniki Cieplnej (WMEiL/ITC)
Kierunek / specjalność studiów
, Lotnictwo i Kosmonautyka
Język
(pl) polski
Status pracy
Obroniona
Data obrony
20-03-2007
Data (rok) wydania
2007
Paginacja
105
Identyfikator wewnętrzny
MEL; PD-332
Recenzenci
Andrzej Teodorczyk (WMEiL/ITC) Andrzej Teodorczyk Instytut Techniki Cieplnej (WMEiL/ITC)Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL) Marian Gieras (WMEiL/ITC) Marian Gieras Instytut Techniki Cieplnej (WMEiL/ITC)Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL)
Słowa kluczowe w języku polskim
DETONACJE, WODÓR, DETO2D
Słowa kluczowe w języku angielskim
xxx
Plik pracy
  • Plik: 1
    praca inżynierska.doc
Poproś o plik WCAG

Jednolity identyfikator zasobu
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT312bf8615b054e03ace5c73ea2eb01d7/
URN
urn:pw-repo:WUT312bf8615b054e03ace5c73ea2eb01d7

Potwierdzenie
Czy jesteś pewien?
Zgłoszenie uwag dotyczących tej strony