部分閉鎖空間における機械換気が水素漏れと拡散に与える影響のCFDモデリング

本研究では、STAR-CDコードに基づく計算流体力学（CFD）アプローチを用いて、部分的に閉じられた空間における機械換気が水素ガスの漏れと拡散に与える影響を調査しました。これは、ロンドン大学ユニバーシティカレッジ（UCL）の機械工学部にある均一チャージ圧縮点火エンジン（HCCI）実験室のケーススタディです。3Dモデリングは、テストラボのジオメトリと気流に基づいています。2つの乱流モデルと3つの差分スキームが2つのメッシュ細分化レベルで採用されました。すべての差分スキームは、テストラボのほとんどの部分での下限可燃性限界（LFL）の25%未満での類似の速度プロファイルと水素濃度を予測しました。定常状態シミュレーションから予測された水素質量分率はガスの浮力形状を解決していませんが、時間依存の解は水素の浮力特性を捉えています。水素ガスは、出口の上に0.55cmの高さまで初めて上昇し、その後、部屋の均一な不燃濃度に向けて放射状に徐々に拡散することが明らかになりました。この予測された水素ガスの拡散パターンは実験データと一致しています。したがって、本研究で調査したタイプおよび気流率での小さな水素漏れは、エンジンテストラボのほとんどの部分で火災リスクをもたらさないと結論づけられました。ただし、漏れ源に非常に近い領域を除きます。