针对液氢生产、储存、运输过程中发生瞬时大流量泄漏的问题,对美国国家航空航天局进行的液氢泄放实验进行了数值模拟.采用非均相的混合模型,考虑气液相间速度滑移,对氢气、空气云团内部浓度、温度、密度等物理量的动态变化规律,以及可燃云团在竖直方向的扩散范围进行研究,揭示了可燃云团在开放空间的动态扩散行为,其扩散行为分为重气扩散、浮升扩散和被动扩散3个阶段.浮升扩散阶段为可燃云团扩散的最主要阶段,发生在停止泄放后大约8 s的很短时间内,氢气浓度急剧下降,云团快速脱离地表并升高至约30 m,在被动扩散阶段可燃云团扩散最慢,却占据大部分时间,即大约60 s的时间,此阶段可燃云团维持在约40 m的高空并且随风飘移.在风速较低的工况下,温差导致的低温氢气与空气的局部湍流相混合,是可燃云团扩散的主要动力.
液氢 泄漏 可燃云团 扩散行为 开放空间