Che cosa succede durante un'esplosione di gas?
La detonazione di una nube di gas infiammabile è molto rapida ma è anche un mix estremamente complesso di chimica e fisica. La rapidità rende la determinazione di ciò che accade esattamente ancora più impegnativa. Di questo si è occupato il progetto DETONATION ("Advanced numerical study of flame acceleration and detonation in vapour cloud explosions"), finanziato dall'UE. L'obiettivo era quello di modellare i complessi processi di accelerazione di fiamma e trasferire tale conoscenza all'Europa. In particolare, il modello si concentrava sul percorso della fiamma intorno a ostacoli singoli e multipli. Lo studio biennale rientrava nel sotto-programma delle Borse internazionali di accoglienza (IIF) Marie Curie, nell'ambito del settimo programma quadro (7º PQ), concludendosi a luglio 2013 e completando tutti gli obiettivi prefissati. In primo luogo, lo studio ha sviluppato una tecnica per modellare su larga scala la combustione e l'esplosione dell'idrogeno. Il metodo combina parametri chimici monofase e del flusso d'aria. Oltre alla combustione, il modello incorpora l'interazione del gas durante l'esplosione con ostacoli in spazi aperti, utilizzando il codice OpenFOAM modificato. Lo studio ha anche simulato la propagazione di un'onda di detonazione sotto vari contesti fisici, tra cui dei tubi a U e uno strato semi-confinato piatto. Il modello sviluppato per l'idrogeno ha mostrato una buona conformità alle misure di prova. Le fasi hanno gettato importanti basi per lo sviluppo di un modello chimico su larga scala. Una versione modificata è stata quindi sviluppata per il gas naturale liquefatto (GNL), illustrando in che modo le modifiche al diametro del tubo influenzano il movimento della fiamma. Anche i calcoli del GNL erano in linea con i test. I modelli di studio incorporano meccanismi di reazione chimici completi per miscele di idrogeno-aria e propano-aria. Inoltre, la simulazione integrava i parametri di dissipazione di Focault per combustibili singoli e multipli e un sotto-modello relativo alla fuliggine. Il progetto DETONATION ha permesso di comprendere meglio l'azione chimica e fisica delle esplosioni nei gas infiammabili. Il lavoro prevede applicazioni accademiche e industriali.
Parole chiave
Esplosione di gas, idrogeno, gas naturale, detonazione, gas infiammabile, chimica, fisica, accelerazione di fiamma, nube di vapore, combustione, flusso d'aria, OpenFOAM, gas naturale liquefatto
