Hydrogen combustion simulation tools and experiments

Vedyn käyttö mm polttomoottori- ja poltinkontekstissa tulee väistämättömästi yleistymään osana vihreää siirtymää. Suunnitteluprosesseissa 3D virtausmallinnus (CFD) on hyvin oleellinen lähestymistapa ennen varsinaisen prototyypin rakentamista. Yksinkertaisesta molekyylirakenteestaan huolimatta vety on fysiikaltaan kuitenkin eräs haastavimmista polttoaineista mallintaa. Tämä johtuu vedyn korkeasta diffuusiosta joka synnyttää mm termodiffuusiivisia epästabiilisuuksia liekkirintamiin. Tavanomaisille hiilivetypolttoaineille räätälöidyt palamismallit eivät sellaisenaan sovellu vedyn palamisprosesseille Tämä puolestaan synnyttää haasteen CFD-mallinnukselle. HENNES tutkimusprojektissa tarkastellaan vety-kaasun palamiseen ja vedyn termodynaamisiin ilmiöihin liittyviä prosesseja hyödyntämällä edistyneitä avoimen lähdekoodin virtaussimulointimenetelmiä sekä palamisen kemiaa tarkasti kuvaavia numeerisia kirjastoja. Menetelmät tarjoavat hyvin tarkan kuvan mm turbulenttien vetyliekkien kemiasta, fysiikasta ja termodynamiikasta, vedyn ja ilman sekoittumisilmiöistä sekä faasimuutoksiin liittyvistä termodynaamisista ilmiöistä. Lisäksi projektissa tehdään kammiokokeita erilaisissa paine-lämpötilaolosuhteissa joita verrataan laskentatuloksiin. Kokeet tukevat eri sovelluksissa tehtävää palamistutkimusta. HENNES tutkimusprojektissa saatava lisäymmärrys vedyn fysiikasta ja kemiasta, sekä CFD laskennasta, parantavat Suomen kilpailukykyä eri vetyteknologioissa kuten alhaisen päästötason vetymoottoreissa sekä polttimissa. Projektin tulokset ja käytetyt avoimen lähdekoodin ohjelmistot ovat laajasti käytettävissä eri polttoaineille ja palamissovelluksille.