Rafał Porowski

Badanie przejścia od spalania deflagracyjnego do detonacyjnego w mieszaninach metanowo-wodorowo-powietrznych


Promotor:

prof. dr hab. inż. Andrzej Teodorczyk

Promotor pomocniczy:

Recenzenci:

prof. dr hab. inż. Waldemar Trzciński – Wojskowa Akademia Techniczna
prof. dr hab. inż. Rudolf Klemens  – Politechnika Warszawska

Dziedzina:

Dyscyplina:


Streszczenie:

W rozprawie przedstawiono wyniki prac doświadczalnych i numerycznych w zakresie przejścia do detonacji w rurze dla stechiometrycznych mieszanin metanu, wodoru i powietrza. Badania doświadczalne przeprowadzono w następujących warunkach początkowych: ciśnienie 1 bar oraz temperatura 293 K. Na podstawie zmierzonych przebiegów ciśnienia w czasie, prędkości propagacji fali uderzeniowej oraz wizualizacji komórek struktury detonacji na płytkach pokrytych sadzą, przeanalizowano wpływ rodzaju mieszaniny na parametry detonacji oraz proces propagacji fali detonacyjnej w rurze bez przeszkód. Następnie, wykonano badania doświadczalne dotyczące przejścia od spalania deflagracyjnego do detonacji oraz propagacji detonacji w kanale rurowym z różną konfiguracją przeszkód. Badania przeprowadzono dla tych samych warunków początkowych, co w rurze bez przeszkód.

Ponadto, przeprowadzono obliczenia numeryczne odnoszące się do komórkowej struktury fali detonacyjnej oraz przejścia do detonacji dla mieszanin metanowo-wodorowo-powietrznych. Badania te podzielono na dwa etapy. Pierwszy etap dotyczył obliczeń komórkowej struktury fali detonacyjnej przy wykorzystaniu różnych mechanizmów kinetyki reakcji chemicznych oraz bezwymiarowych modeli numerycznych i programów Matlab i Cantera. Drugi etap dotyczył zaawansowanych symulacji CFD przejścia do detonacji dla analizowanych mieszanin w rurze detonacyjnej z przeszkodami, o tych samych wymiarach oraz konfiguracjach przeszkód, co podczas badań doświadczalnych.