Fallstudie 2: Lokale Wasserstoff-Luft Detonation in freier Umgebung

Die Aufgabe
Ermittlung der dynamischen Drucklasten  auf die Umgebung bei Detonation eines  lokalen Wasserstoff-Luft Gemischs zur Bestimmung von Sicherheitsabständen.

Durchgeführte Arbeiten
1.)    Experiment mit hemisphärischem Ballon, Durchmesser 6 m, nahe-stöchiometrisches Gemisch
        (29,0  vol% H2), Anfangsdruck 1 bar, Anfangstemperatur 304 K, Zündung im Mittelpunkt
        des Ballons.
2.)    Numerische 3d Simulation der Gasdetonation und der Stoßwellenausbreitung in die Umgebung.

Ergebnisse
Es zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung von gemessenen und berechneten lokalen Drücken innerhalb und außerhalb des detonierenden Gemischs. Lokale H2-Luft-Detonationen und ihre Drucklasten auf die Umgebung können zuverlässig berechnet werden. Daraus lassen sich Sicherheitsabstände für Strukturen und Personen ableiten.

Hochgeschwindigkeitsaufnahmen einer hemisphärischen H2-Luft-Detonation, Bildabstand 0,8 Millisekunden, Detonationsgeschwindigkeit 1940 m/s.

Druck innerhalb des Ballons, 1,5 m vom Mittelpunkt, sog. „side-on“ Druck auf einer nicht-reflektierenden Oberfläche.

Druck außerhalb des Ballons, 10 m vom Mittelpunkt und Zündort, reflektierende Oberfläche.