Blindaje Hidrodinámico y Supresión de Oxidación en Plumas Perezosas en Fusión
Autores: Sato, Atsuyoshi; Kioka, Arata; Nakagawa, Masami; Tsuji, Takeshi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Blindaje Hidrodinámico y Supresión de Oxidación en Plumas Perezosas en Fusión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Plumas de gas
Dinámica de combustión
Multi-componente
Espaciado de ventilación
Blindaje hidrodinámico
Zona de reacción
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo investiga la dinámica de combustión de flujos de gas multi-componente interactuantes y perezosos (es decir, liberaciones de gas dominadas por la flotabilidad con un bajo flujo de momento inicial), una configuración relevante para las emisiones de desechos de minería de carbón. Al acoplar una simulación de grandes remolinos tridimensional (tamaño de malla de 10-2 m; paralelizando con 2048 procesadores) con cinética química detallada (GRI-Mech 3.0), analizamos la sensibilidad de la estructura del flujo y la estabilización del flujo a la separación de ventilaciones de flujos de gas multi-componente ricos en hidrógeno (H2-CO-CH4-aire). Los resultados identificaron una transición topológica distinta. Mientras que los flujos de gas de ventilaciones espaciadas a /D=5 (y D son la separación y el ancho de las ventilaciones de gas, respectivamente) evolucionan de manera independiente, aquellos en fuentes cercanas (/D=5/4) exhiben una rápida coalescencia impulsada por el apantallamiento hidrodinámico. Esta fusión hidrodinámica resulta en una columna unificada con un diámetro hidráulico efectivo de Deff~2D. Esto conduce a una reducción significativa en la relación superficie-volumen disponible para la entrada de aire ambiental, manteniendo un núcleo combustible coherente a altitudes más altas de lo que las correlaciones de fuentes aisladas predecirían. Sin embargo, a pesar de esta retención de masa, la rápida aceleración vertical de los flujos dominados por la flotabilidad induce altas tasas de deformación, interrumpiendo significativamente la estructura de la zona de reacción. Estos hallazgos establecen que, para fuentes de emisión agrupadas, el peligro de dispersión está gobernado por un acoplamiento entre la coalescencia hidrodinámica, que mantiene la concentración de reactantes, y la química de tasa finita, que restringe la eficiencia de oxidación. Este artículo proporciona información crítica para el diseño de infraestructura de captura de gas y la evaluación de límites de inflamabilidad en sistemas de múltiples ventilaciones.
Descripción
Este artículo investiga la dinámica de combustión de flujos de gas multi-componente interactuantes y perezosos (es decir, liberaciones de gas dominadas por la flotabilidad con un bajo flujo de momento inicial), una configuración relevante para las emisiones de desechos de minería de carbón. Al acoplar una simulación de grandes remolinos tridimensional (tamaño de malla de 10-2 m; paralelizando con 2048 procesadores) con cinética química detallada (GRI-Mech 3.0), analizamos la sensibilidad de la estructura del flujo y la estabilización del flujo a la separación de ventilaciones de flujos de gas multi-componente ricos en hidrógeno (H2-CO-CH4-aire). Los resultados identificaron una transición topológica distinta. Mientras que los flujos de gas de ventilaciones espaciadas a /D=5 (y D son la separación y el ancho de las ventilaciones de gas, respectivamente) evolucionan de manera independiente, aquellos en fuentes cercanas (/D=5/4) exhiben una rápida coalescencia impulsada por el apantallamiento hidrodinámico. Esta fusión hidrodinámica resulta en una columna unificada con un diámetro hidráulico efectivo de Deff~2D. Esto conduce a una reducción significativa en la relación superficie-volumen disponible para la entrada de aire ambiental, manteniendo un núcleo combustible coherente a altitudes más altas de lo que las correlaciones de fuentes aisladas predecirían. Sin embargo, a pesar de esta retención de masa, la rápida aceleración vertical de los flujos dominados por la flotabilidad induce altas tasas de deformación, interrumpiendo significativamente la estructura de la zona de reacción. Estos hallazgos establecen que, para fuentes de emisión agrupadas, el peligro de dispersión está gobernado por un acoplamiento entre la coalescencia hidrodinámica, que mantiene la concentración de reactantes, y la química de tasa finita, que restringe la eficiencia de oxidación. Este artículo proporciona información crítica para el diseño de infraestructura de captura de gas y la evaluación de límites de inflamabilidad en sistemas de múltiples ventilaciones.