超高压恒容燃烧室中预混H2-O2燃烧的火焰传播特性

《Energies》：Flame Propagation Characteristics of Premixed H2-O2 Combustion in an Ultra-High-Pressure Constant-Volume Chamber

　　

摘要

为研究超高压恒容条件下预混H₂-O₂燃烧的早期火焰传播及压力响应规律，研究人员针对大容积封闭腔体开发了瞬态CFD模型。该数值模拟框架结合了基于密度的求解器、Peng–Robinson真实状态方程、大涡模拟以及简化的H₂-O₂化学动力学机制。模拟在初始压力为30和40 MPa、H₂/O₂摩尔比为8:1和12:1的条件下进行，同时考察了三点、四点和五点点火配置。模拟结果表明，在H₂/O₂ = 8:1且采用三点点火条件的情况下，将初始压力从30 MPa提高到40 MPa后，压力上升开始时间从约1.65 ms提前至1.28 ms，最大压力上升速率则从18.6 MPa·ms^?1升高至27.4 MPa·ms^?1。而在所研究的富燃料条件下，当H₂/O₂摩尔比从8:1增至12:1时，压力上升开始时间从约1.28 ms延迟至1.46 ms，最大压力上升速率则从27.4 MPa·ms^?1降低至21.1 MPa·ms^?1。在30 MPa且H₂/O₂ = 8:1的条件下，四点点火方式产生的最大压力上升速率约为23.5 MPa·ms^?1，而五点点火方式的压力波动幅度则较低，约为3.6 MPa。这些结论是基于CFD定量工程预测得出的，还需通过定量实验测量进一步验证。