Перемешивание водорода с воздухом и его горение при прямой струйной подаче в камеру сгорания малого объема

В работе проведено численное моделирование процесса перемешивания водорода с воздухом и последующее его горение при прямой струйной подаче водорода и его воспламенении от стороннего источника. Импульсное струйное течение моделируется с помощью камеры высокого давления, где водород хранится изначально при давлении до $700$ атм. Истечение водорода реализуется через систему клапанов, количество которых варьируется от одного до шести. Время подачи водорода рассчитывается, исходя из оценки содержания водорода в камере сгорания, соответствующего стехиометрическому соотношению компонентов водородно-воздушной смеси. Размеры камеры сгорания выбраны соответствующими размерам камеры сгорания малогабаритного газопоршневого двигателя. Таким образом, моделируется процесс прямой подачи водорода в камеру сгорания. В серии расчетов воспламенение осуществляется на разных стадиях перемешивания, что позволяет оценить эффективность работы системы прямой подачи водорода, включая полноту сгорания подаваемого в камеру сгорания топлива. Получено, что наиболее быстро перемешивание осуществляется при подаче водорода через систему из шести щелей, при этом время перемешивания составляет около $25$ мс. Последующее воспламенение приводит к сгоранию водородно-воздушной смеси за время порядка $1$ мс, степень недогорания водорода при этом составляет $9.5\%$.