徐 升, 伊 寅, 史小锋, 宗 潇, 韩新波

熔融铝水蒸气浸没射流反应数值仿真

徐 升, 伊 寅, 史小锋, 宗 潇, 韩新波

(中国船舶重工集团公司 第705研究所, 陕西 西安, 710077)

熔融铝水蒸气浸没射流反应可作为氢氧闭式循环动力系统的新型制氢方法, 能够提高制氢速率和氢气发生器的稳定可控性, 但反应具有高温、不透明和局部流动状态复杂等特点, 难以通过常规方法对其流场进行观测。为探究其流场特性, 文中使用Fluent非预混燃烧模型对该反应进行了数值仿真。通过理想混合物密度计算方法对概率密度函数查询表的精度进行了提升, 使数值模型能更准确地模拟气液反应, 得到了熔融铝水蒸气浸没射流反应流场的参数分布以及不同水蒸气入口速度条件下流场温度分布和水蒸气核心区的变化规律。研究结果表明, 文中数值模型能够较合理地模拟射流燃烧反应; 熔融铝水蒸气反应射流流场由水蒸气核心区和混合产物区组成, 其中水蒸气核心区在射流区域中占据的空间远小于混合产物区; 当水蒸气入口速度增加时, 高温区最高温度增高且体积增大、水蒸气核心区长度增长。研究结果将为进一步研究熔融铝水蒸气浸没射流反应和设计氢气发生器提供参考。

氢氧闭式循环动力系统; 熔融铝; 浸没射流; 非预混燃烧; 核心区

0 引言

氢氧闭式循环动力系统是一种新型的水下热动力系统, 其主要通过氢气和氧气的燃烧提供热量, 具有能量密度高、无排放物、噪音低等优点, 可提高水下航行器的航行速度、航行深度及隐蔽性。……