Comparación Experimental-Numérica de Detonaciones H-Aire: Influencia de la Química del N y Efectos de Difusión
Autores: Sankar, Vigneshwaran; Chatelain, Karl P.; Lacoste, Deanna A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Comparación Experimental-Numérica de Detonaciones H-Aire: Influencia de la Química del N y Efectos de Difusión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Simulaciones de detonación bidimensionales
Mediciones experimentales
Mezcla estequiométrica de hidrógeno y aire
Parámetros de validación
Modelos químicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio evalúa el rendimiento de las simulaciones de detonación bidimensional (2D) en comparación con mediciones experimentales recientes para una mezcla estequiométrica de hidrógeno-aire a 25 kPa. Los parámetros de validación se basan en el tamaño promedio de la celda, la variabilidad del tamaño de la celda y la dinámica tanto de la velocidad de detonación relativa como de la longitud de la zona de inducción local a lo largo del ciclo de la celda. Seleccionamos los modelos químicos de Mével 2017 y San Diego para las simulaciones 2D, después de evaluar 13 modelos químicos con simulaciones de Zeldovich-von Neumann-Döring (ZND). A partir de esta selección de modelos, se evalúan los efectos de la química del nitrógeno y la difusión (ecuaciones de Navier-Stokes o Euler) sobre los parámetros de validación. Los principales hallazgos son los siguientes: las simulaciones realizadas con el modelo de Mével 2017 (con química de N) proporcionan el mejor acuerdo con la variabilidad de la celda, mientras que la variabilidad experimental de la celda se reproduce dentro del 20% en la mayoría de los casos de simulación. Este modelo (Mével 2017 con química de N) también presenta un buen acuerdo tanto con la dinámica de la celda como con la velocidad de detonación relativa, mientras que las simulaciones de San Diego las subestiman a lo largo de la celda. Curiosamente, la disminución de la velocidad a lo largo de la longitud de la celda exhibe un comportamiento autosimilar en todos los casos, lo que sugiere independencia de la variabilidad del tamaño de la celda, a diferencia de la dinámica. Finalmente, este estudio demuestra el impacto mínimo de la difusión en los resultados de la simulación.
Descripción
Este estudio evalúa el rendimiento de las simulaciones de detonación bidimensional (2D) en comparación con mediciones experimentales recientes para una mezcla estequiométrica de hidrógeno-aire a 25 kPa. Los parámetros de validación se basan en el tamaño promedio de la celda, la variabilidad del tamaño de la celda y la dinámica tanto de la velocidad de detonación relativa como de la longitud de la zona de inducción local a lo largo del ciclo de la celda. Seleccionamos los modelos químicos de Mével 2017 y San Diego para las simulaciones 2D, después de evaluar 13 modelos químicos con simulaciones de Zeldovich-von Neumann-Döring (ZND). A partir de esta selección de modelos, se evalúan los efectos de la química del nitrógeno y la difusión (ecuaciones de Navier-Stokes o Euler) sobre los parámetros de validación. Los principales hallazgos son los siguientes: las simulaciones realizadas con el modelo de Mével 2017 (con química de N) proporcionan el mejor acuerdo con la variabilidad de la celda, mientras que la variabilidad experimental de la celda se reproduce dentro del 20% en la mayoría de los casos de simulación. Este modelo (Mével 2017 con química de N) también presenta un buen acuerdo tanto con la dinámica de la celda como con la velocidad de detonación relativa, mientras que las simulaciones de San Diego las subestiman a lo largo de la celda. Curiosamente, la disminución de la velocidad a lo largo de la longitud de la celda exhibe un comportamiento autosimilar en todos los casos, lo que sugiere independencia de la variabilidad del tamaño de la celda, a diferencia de la dinámica. Finalmente, este estudio demuestra el impacto mínimo de la difusión en los resultados de la simulación.