Flame evolution and pressure dynamics of methane-hydrogen-air explosion in a horizontal rectangular duct

甲烷 燃烧 当量比 化学 超压 层流 化学计量学 爆燃 热力学 分析化学(期刊) 物理化学 起爆 有机化学 物理 爆炸物 燃烧室
作者
Bo Liang,Lei Huang,Wei Gao,Jinsheng Jiang,Yuting Jiang,Yanchao Li
出处
期刊:Fuel [Elsevier BV]
卷期号:357: 129962-129962 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.fuel.2023.129962
摘要

This work is aimed at exploring flame evolution and pressure dynamics of methane-hydrogen-air explosion experimentally and numerically by changing equivalence ratio and hydrogen content. For the flame evolution, the smooth distortion vanishes at equivalence ratio of Ф = 1.4, the prominent cellular structure and distorted tulip flame start to form with increasing hydrogen content. For the pressure dynamics, as the equivalence ratio increases, both maximum explosion overpressure and maximum pressure rise rate increase and then decrease, and both of them continue to increase with increasing hydrogen content. H + O2 = O + OH is the main elementary reaction with positive effect on the laminar burning velocity. The main elementary reactions with negative effects are H + O2(+M) = HO2(+M) and CH3 + H(+M) = CH4(+M). H radical always dominates on the rich side or the lean, stoichiometric side with high hydrogen content. As the hydrogen content increases, the main oxidation pathways of CH4 undergoes the transfer from CH4 → CH2(S) → CH2 → CO to CH4 → CH2(S) → CH2 → CH → CO → CO2. The research results are helpful to improve combustion efficiency of internal combustion engine and ensure process safety of hydrogen doped natural gas pipeline transportation.
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