Um weitere Einblicke in den komplexen Flammenbeschleunigungsvorgang deflagrierender Brennstoff/Luft-Gemische zu erhalten, wurden in freien und teilverdaemmten Wolken experimentelle Untersuchungen durchgefuehrt, fuer die aufgrund seiner hohen Verbrennungsgeschwindigkeit Wasserstoff als Brennstoff gewaehlt wurde. Die Ergebnisse in unverdaemmten hemisphaerischen Wolken zeigen eine deutliche Abhaengigkeit der Flammengeschwindigkeit von der Wolkengroesse, wobei jedoch ein oberer Grenzwert nicht ueberschritten wird. Die Untersuchungen bei Teilverdaemmung ohne zusaetzliche Turbulenzanregung deuten darauf hin, dass die Flammengeschwindigkeit und damit auch das Druckfeld durch die anfaenglich gebildete hemisphaerische Flammenfront bestimmt wird, d.h. dass die Flammengeschwindigkeit nicht wesentlich von der Teilverdaemmung beeinflusst wird. Bei zusaetzlicher stroemungsinduzierter Turbulenz unter Verwendung eines Ventilators haengt die Flammengeschwindigkeit stark von der Ventilatordrehzahl ab. Bei einem bestimmten Durchsatz ging die anfaengliche Deflagration in eine Detonation ueber. Bei Strahlzuendung des teilverdaemmten Bereichs erfolgte der Uebergang noch bei Wasserstoffkonzentrationen von weniger als 22 Vol%. Die Ergebnisse werden mit Hilfe verschiedener Turbulenzmodelle diskutiert. Sie zeigen, dass eine zerstoerende Wirkung infolge hoher Ueberdruecke oder der Uebergang einer Deflagration in eine Detonation nur bei starker Turbulenzanregung durch Stroemung und/oder Hindernisse zu erwarten ist.
To obtain a further insight into the complex flame acceleration process of deflagration fuel/air mixtures experimental investigations were carried out in free and partially confined homogeneous clouds with hydrogen as a fuel. The results of the experiments in an unconfined hemispherical configuration show a distinct dependence of the flame velocity on the cloud size which does not exceed, however, an upper limiting value. The experiments under partially confined conditions without additional turbulence indicate that the flame velocity and consequently the pressure field is governed by the hemispherical flame front initially formed; i.e. the flame velocity is not affected by the partial confinement. To increase the turbulence effects further experiments were carried out with a fan and with jet ignition. In the case of fan induced turbulence the flame velocity was strongly influenced by the fan speed. At a certain fan capacity the transition of a deflagration into a detonation was observed. With jet ignition produced by venting an explosion chamber into the partially confined cloud the transition occured even with hydrogen concentrations in air as low as 22 vol%. The results which are discussed on the basis of turbulence models show that high damaging overpressures or the transition from a deflagration into a detonation are only generated by strong turbulences as a consequence of flow and/or obstacles.
The effects of gas explosions in free and partially confined fuel/air mixtures
Propellants, Explosives, Pyrotechnics ; 10 , 5 ; 151-155
1985
5 Seiten
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
BESCHLEUNIGEN , LUFT , EXPERIMENTALSTUDIE , WASSERSTOFF , EXPERIMENT , GESCHWINDIGKEIT , EXTREMWERT , DETONATION , KONZENTRATION , MODELL , UEBERDRUCK , DENS , BRENNSTOFF , OBERER GRENZWERT , TURBULENZ , VERWENDUNG , ENTLUEFTER , GAS , BRENNGAS , FLAMME , INDUSTRIEGAS , PRODUKT , PRODUKTIONSEINHEIT , VERBRENNUNGSGAS
RANS modelling of confined, vented explosions of methane-hydrogen mixtures
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