Simulation of large scale hydrogen - air detonation with the aid of CFD

Application of Computational Fluid Dynamics (CFD) methodology for the simulation of industrial scale hydrogen detonation accident scenario is demonstrated in this work. The CFD model based on the reactive Euler equation set and one-step Arrhenius kinetics with tuned parameters at moderate computational cost in 2D geometry, allowed for satisfactory agreement of calculated overpressure field and detonation front velocity with the published measurement results taken during large scale (300 m3 hemisphere) open-space detonation of stoichiometric hydrogen - air mixture.

Przedstawiono użycie metodologii obliczeniowej mechaniki płynów (CFD) do symulacji sytuacji awaryjnych związanych z wybuchem detonacyjnym mieszaniny wodom i powietrza o zasięgu typowym dla w skali przemysłowej. Podano wyniki obliczeń opartych na równaniach Eulera dla ośrodka ściśliwego z jednoetapową reakcją chemiczną, której kinetykę modelowano za pomocą równania Arrheniusa o odpowiednio dobranych parametrach. Uzyskano zadowalającą zgodność przewidywanego nadciśnienia fali uderzeniowej oraz prędkości frontu fali detonacyjnej, obliczonych podczas symulacji 2D, z opublikowanymi wynikami pomiarów przeprowadzonych podczas detonacji stechiometrycznej mieszaniny wodom i powietrza w półsferycznym balonie o pojemności 300 m3 w przestrzeni otwartej.