Numerical Simulation of Hydrogen Oxidation at High Pressures Using Global Kinetics

На основе расчетов процессов самовоспламенения водородно-воздушных смесей в гомогенных химических реакторах с привлечением уравнений детального кинетического механизма разработано новое уравнение глобальной кинетики (макрокинетики) окисления водорода при высоких давлениях. Выбор детального кинетического механизма, достаточно хорошо описывающего процессы при высоких давлениях, произведен на основе сравнительного анализа значительного количества литературных источников, часть из которых приведены в работе. Сравнение различных детальных кинетических механизмов производилось путем тестирования процессов самовоспламенения водорода в идеализированных гомогенных реакторах постоянного объема и постоянного давления с помощью численного моделирования системы обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих процессы самовоспламенения водорода. Полученное уравнение макрокинетики описывает скорость процессов окисления водорода, которые в альтернативном случае детального кинетического механизма необходимо моделировать с привлечением нескольких десятков дифференциальных уравнений. Новое уравнение макрокинетики водорода предназначено для численного моделирования физико-химических процессов при разработке новых технологий и энергетических устройств.
This paper has developed and presented a new equation for the global kinetics (macrokinetics) of hydrogen oxidation at high pressures. It is based on equations for calculations of the self-ignition processes of hydrogen-air mixtures in homogeneous chemical reactors using the equations of the detailed kinetic mechanism. The choice of a detailed kinetic mechanism that describes the processes at high pressures well enough is based on a comparative analysis of a significant number of references, some of which are given in the paper. Various detailed kinetic mechanisms are compared by testing the processes of hydrogen selfignition in idealized homogeneous reactors of constant volume and constant pressure using numerical modeling of a system of ordinary differential equations describing the processes of self-ignition of hydrogen. The resulting macrokinetics equation describes the rate of hydrogen oxidation processes which, in the alternative case of a detailed kinetic mechanism, must be modeled using several dozen differential equations. The new equation of hydrogen macrokinetics is intended for the numerical simulation of physicochemical processes in developing new technologies and energy devices.