Investigación del Comportamiento de Erosión y Predicción de Vida Útil de un Tubo de Acero Inoxidable Bajo Gas Hidrógeno a Alta Velocidad
Autores: Zhang, Tao; Li, Xingxing; Peng, Fuxia; Xiao, Wei; Song, Zhiji
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación del Comportamiento de Erosión y Predicción de Vida Útil de un Tubo de Acero Inoxidable Bajo Gas Hidrógeno a Alta Velocidad
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Comportamiento de erosión
Tubo de transmisión de hidrógeno
Alta velocidad
Motor de aviación de combustible de hidrógeno
Parámetros de geometría
Parámetros de erosión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El comportamiento de erosión y la vida útil de un tubo de transmisión de hidrógeno a alta velocidad, adecuado para un motor de aviación de combustible de hidrógeno, no están claros, lo que representa un cuello de botella para su aplicación. En este estudio, se estableció un modelo acoplado que considera el campo de flujo de fluido de hidrógeno y el movimiento discreto de partículas. Se investigaron los efectos de los parámetros geométricos y de erosión en el comportamiento de erosión del hidrógeno. La tasa máxima de erosión aumentó exponencialmente con el aumento de la velocidad del hidrógeno y aumentó linealmente con el tiempo de erosión. El gran radio de curvatura y el diámetro interno del tubo curvado contribuyeron a la disminución de la tasa de erosión. Hubo una ventana optimizada del ángulo de curvatura para una baja tasa de erosión. Se estableció la relación entre la pérdida de grosor acumulada y la tasa máxima de erosión. Se estableció el modelo de predicción de la vida útil utilizando la teoría de la cuarta resistencia. La vida útil del tubo fue sensible a la velocidad del hidrógeno y al tiempo de erosión. Se realizaron experimentos y se midieron las variaciones en grosor y dureza. Los modelos simulados coincidieron con los experimentos y podrían proporcionar orientación para la selección de parámetros y la predicción de la vida útil de un tubo curvado.
Descripción
El comportamiento de erosión y la vida útil de un tubo de transmisión de hidrógeno a alta velocidad, adecuado para un motor de aviación de combustible de hidrógeno, no están claros, lo que representa un cuello de botella para su aplicación. En este estudio, se estableció un modelo acoplado que considera el campo de flujo de fluido de hidrógeno y el movimiento discreto de partículas. Se investigaron los efectos de los parámetros geométricos y de erosión en el comportamiento de erosión del hidrógeno. La tasa máxima de erosión aumentó exponencialmente con el aumento de la velocidad del hidrógeno y aumentó linealmente con el tiempo de erosión. El gran radio de curvatura y el diámetro interno del tubo curvado contribuyeron a la disminución de la tasa de erosión. Hubo una ventana optimizada del ángulo de curvatura para una baja tasa de erosión. Se estableció la relación entre la pérdida de grosor acumulada y la tasa máxima de erosión. Se estableció el modelo de predicción de la vida útil utilizando la teoría de la cuarta resistencia. La vida útil del tubo fue sensible a la velocidad del hidrógeno y al tiempo de erosión. Se realizaron experimentos y se midieron las variaciones en grosor y dureza. Los modelos simulados coincidieron con los experimentos y podrían proporcionar orientación para la selección de parámetros y la predicción de la vida útil de un tubo curvado.