УДК 534.222.2
ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ВОДОРОДНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ
ВБЛИЗИ НИЖНЕГО КОНЦЕНТРАЦИОННОГО ПРЕДЕЛА
М.Ф. Иванов
1
,
А.Д. Киверин
1
,
А.Е. Смыгалина
2
1
Объединенный институт высоких температур РАН, Москва
e-mail:
;
2
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
e-mail:
Методами численного моделирования выполнен анализ инициирования горения
водородно-воздушной смеси вблизи нижнего концентрационного предела вос-
пламенения. С использованием детальных моделей химической кинетики, вос-
производящих особенности цепного механизма воспламенения, решены задачи
о развитии процесса воспламенения и распространении волн горения в бедных
смесях с однородным и неоднородным перемешиванием. Показано, что при не-
равномерном распределении концентрации инициирование реакции возможно и
при концентрациях водорода в смеси ниже бедного предела. Формирующаяся в
этом случае тепловая волна может создать условия для инициирования само-
поддерживающейся волны горения в прилегающей менее обедненной области.
Ключевые слова
:
воспламенение, нижний концентрационный предел воспламе-
нения, водородная безопасность, численное моделирование.
IGNITION OF HYDROGEN-AIR MIXTURE
NEAR LOWER FLAMMABILITY LIMIT
M.F. Ivanov
1
,
A.D. Kiverin
1
,
A.Ye. Smygalina
2
1
Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences, Moscow
e-mail:
;
2
Bauman Moscow State Technical University, Moscow
e-mail:
The initiation of the hydrogen-air mixture combustion near the lower flammability
limit is analyzed using numerical simulation methods. Problems on ignition evolution
and propagation of combustion waves in lean mixtures with homogeneous and
inhomogeneous stirring are solved using the detailed models of chemical kinetics,
which reproduce peculiarities of chain mechanism of ignition. It is shown that in case
of the non-uniform concentration distribution, the reaction initiation is possible even
if a hydrogen concentration in the mixture is lower than the lean flammability limit. A
heat wave formed in this case can create conditions for initiation of a self-sustaining
combustion wave in the less lean adjacent area.
Keywords
:
ignition, lower flammability limit, hydrogen safety, numerical simulation.
Введение.
В процессе развития тяжелой аварии на АЭС в резуль-
тате нарушения целостности реакторной зоны создаются условия для
генерации водорода в объеме под защитной оболочкой (контайнмен-
том), прежде всего, за счет окисления циркония в топливных оболоч-
ках. В результате сформированных под контайнментом конвективных
течений водород распределяется в объеме, перемешиваясь с воздухом,
водяным паром и другими продуктами окисления расплавов компонен-
тов разрушающейся реакторной зоны [1]. Таким образом, в помещени-
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2013. № 1
89
