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. Determinare ciò che accade esattamente è reso ancora più impegnativo dalla rapidità. Di questo si è occupato il progetto DETONATION (Advanced numerical study of flame acceleration and detonation in vapour cloud explosions), finanziato dall’UE. Il progetto ha modellato i complessi processi di accelerazione di fiamma e ha cercato di trasferire tale conoscenza all’Europa. In particolare, il modello si è concentrato sul percorso della fiamma intorno a ostacoli singoli e multipli. Lo studio biennale rientrava nel sotto-programma di borse di studio internazionali Marie Curie per ricercatori provenienti dall’estero (International Incoming Fellowship, IIF), 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. Gli sienziati hanno anche sviluppato nuovi solutori per l’accelerazione di fiamma e la transizione da deflagrazione a detonazione. Le simulazioni hanno mostrato una buona concordanza con le misurazioni prova, e i solutori sono stati implementati in Cina per valutare i pericoli delle esplosioni di sostanze chimiche industriali. Il progetto DETONATION ha permesso di comprendere meglio le azioni chimiche e fisiche delle esplosioni nei gas infiammabili. Il lavoro prevede applicazioni accademiche e industriali.
Parole chiave
Esplosione di gas, idrogeno, gas naturale, detonazione, accelerazione di fiamma
