Горение водорода

4. ГОРЕНИЕ ВОДОРОДА     Первые качественные модели реакций горения водорода исходили из следующего:  Только ядро водорода, имеющее минимальный электрический заряд, способно преодолеть кулоновский барьер с вероятностью достаточной для слияния ядер при температурах звезд.  Водород — самый распространенный элемент во Вселенной. Рис. 13. Зависимость от температуры логарифма скорости V выделения энергии в водородном (pp) и углеродном (CNO) циклах    Бете и Вайцзеккер показали, что возможны две различные последовательности реакций преобразования 4-х ядер водорода в ядро 4He, которые могут обеспечить достаточное выделение энергии для поддержания светимости звезды:     — протон — протонная цепочка (pp — цепочка), в которой водород превращается непосредственно в гелий;     — углеродно — азотно — кислородный цикл (CNO — цикл), в котором в качестве катализатора участвуют ядра C, N и O.     Какая из этих двух реакций играет более существенную роль, зависит от температуры звезды (рис. 13).     В звездах, имеющих массу, сравнимую с массой Солнца, и меньше, доминирует протон — протонная цепочка. В более массивных звездах, имеющих более высокую температуру, основным источником энергии является CNO — цикл. При этом, естественно, необходимо, чтобы в составе звездного вещества присутствовали ядра C, N и O. По современным представлениям температура внутренних слоев Солнца составляет 1.5 ·107 K и доминирующую роль в выделении энергии играет протон — протонная цепочка.

Протон — протонная цепочка представлена на рис. 14. Под каждой стрелкой приведено либо время t протекания данной реакции в условиях Солнца, либо период полураспада T 1/2 ядра. Расчет проведен с использованием формул (8) — (13) для случая равенства общих масс водорода и гелия, вступающих во взаимодействие, средней плотности вещества ρ = 150 г/см3 и температуры T =1. 5 ·107 K. Для каждой реакции приведено энерговыделение (энергия реакции Q).     Первая реакция в цепочке — взаимодействие двух ядер водорода с образованием дейтрона, позитрона и нейтрино. Эта реакция происходит в результате слабого взаимодействия и является определяющей в скорости всей pp-цепочки (t = 5.8 ·109 лет). На втором этапе в результате взаимодействия образовавшегося дейтрона с водородом происходит образование изотопа 3He с испусканием -кванта. Далее может реализоваться одна из двух возможностей. С вероятностью 69% происходит реакция: 3He + 3He → 4He + 2p (14) и с вероятностью 31% — реакция с участием дозвездного 4He 3He + 4He → 7Be + γ . (15)     Образовавшееся ядро 7Be в 99. 7% случаев вступает в реакцию с электроном (ppII — цепочка) и в 0.3% случаев — с протоном (ppIII — цепочка). Существенным является наличие в ppIII — цепочке реакции: 8B → 8Be* + e+ + e , (16) дающей поток высокоэнергичных нейтрино, доступный для регистрации. Полная энергия (суммарная энергия реакции Q), выделяющаяся в результате синтеза изотопа 4He из 4 протонов, составляет 24.7 МэВ — для цепочек ppI, ppIII и 25.7 МэВ для цепочки ppII. Образующиеся при синтезе позитроны аннигилируют, увеличивая энерговыделение для всех цепочек до 26.7 МэВ. Рис. 14. Протон — протонная цепочка. Для оценки величины энергии, выделяющейся в pp-цепочке, необходимо уметь оценить скорости протекания различных ядерных реакций. Сечение реакции ij для частиц i, j, вступающих во взаимодействие, можно записать в виде: ij(Sij/E)exp[(-EG/E)1/2]. (17) В табл. 8 приведены значения коэффициента Sij при E = 0 для некоторых реакций pp — цикла и неопределенности оценок величин соответствующих коэффициентов. Таблица 8 Значение величин коэффициента Sij в реакциях pp-цикла Реакция Sij Значения Sij, МэВ·мб S/S, % p + p → d + e+ + ν S11 3. 82 ·10-25 3 3 He + 3He → 4He + 2p S33 5.0 10 3He + 4He → 7Be + γ S34 0.52 ·10-3 8 7Be + p → 8B + γ S17 0.29 ·10-4 10     Значения Sij и их неопределенности, приведенные в таблице, позволяют получить представление о сложности расчетов ядерных реакций в звездах и точности, достигнутой на сегодняшний день.     Водородный цикл может начинаться также с реакции: p + p + e— → d + νe  (Q = 1.44 МэВ). (18)     Однако при плотностях, характерных для звезд массы Солнца и T ~ 107 K, она происходит в 400 раз реже реакции p + p → d + e+ + νe. (19)     В звездах с массой большей, чем у Солнца, pp — цепочка не является главным источником энергии.     Вещество звезд второго поколения наряду с водородом и гелием содержит более тяжелые элементы, образующиеся в реакциях горения водорода и гелия, и, в частности, азот, углерод, кислород, неон и другие. Эти элементы играют роль катализаторов в реакциях горения водорода.     Когда температура в центре звезды приближается к 20 млнK, в звездах начинается цепочка ядерных реакций, в ходе которых ядра углерода испытывают ряд последовательных превращений, а из водорода образуется гелий. Эта цепочка реакций называется CNO — циклом.

CNO — цикл. Особенность CNO-цикла состоит в том, что он, начинаясь с ядра углерода, сводится к последовательному добавлению 4-х протонов с образованием в конце CNO — цикла ядра 4He. Последовательность реакций, первоначально предложенная Бете и Вайцзеккером, имеет вид 12C + p → 13 N + γ (Q = 1.94 МэВ) (20) 13N → 13C + e+ + e (Q = 1.20 МэВ, T1/2=10 мин) 13C + p → 14N + γ (Q = 7.55 МэВ) 14N + p → 15O + γ (Q = 7.30 МэВ) 15O → 15N + e+ + e (Q = 1. 73 МэВ, T1/2=124 с) 15N + p → 12C + 4He (Q = 4.97 МэВ).     Цикл начинается с ядерной реакции между ядрами водорода и имеющимися в звезде ядрами углерода. Образующийся радиоактивный изотоп 13N в результате +-распада превращается в изотоп 13C. Затем в результате последовательного захвата двух протонов происходит образование ядер 14N и 15O. Радиоактивное ядро 15O в результате +-распада превращается в изотоп 15N. Завершается CNO — цикл реакцией захвата ядром 15N протона с образованием ядер 12C и 4He. Таким образом, в CNO — цикле ядра азота, углерода и кислорода играют роль катализаторов — количество этих ядер в результате ядерных реакций не изменяется. Последующее изучение скоростей ядерных реакций с участием различных изотопов углерода, азота и кислорода показало, что может происходить разветвление CNO — цикла в результате реакции 15N + p → 16O + .     Это разветвление происходит примерно в одном случае на 90 основных циклов I (рис. 15). Рис. 15. CNO — цикл.     Цикл II имеет следующую последовательность реакций 15N + p → 16O + γ (Q = 12.13 МэВ), (21) 16O + p → 17F + γ (Q = 0.60 МэВ), 17F → 17O + e+ + νe (Q = 1.74 МэВ, T1/2=66 c), 17O + p → 14N + α (Q = 1.19 МэВ).     Возможно еще большее усложнение CNO-цикла за счет цепочки реакций III: 17O + p → 18F + γ (Q = 6. 38 МэВ), (22) 18F → 18O + e+ + νe (Q = 0.64 МэВ, T1/2=110 мин), 18O + p → 15N + α (Q = 3.97 МэВ). Рис. 16. Соотношение скоростей реакций 18O(p,α)15N и 18O(p,γ)19F в звездах как функция температуры звездного вещества.     Интенсивность цикла III зависит от соотношения сечений реакций 17O(p,) и 17O(p,α). Скорость реакции 17O(p,α) существенно выγше скорости реакции 17O(p,γ), поэтому цикл III практически не оказывает влияния на выделение энергии в CNO — цикле, однако существенно влияние этой последовательности реакций для объяснения распространенности изотопов 17O, 18O и 19F. На распространенность изотопов кислорода и фтора существенное влияние оказывает соотношение скоростей реакций 18O(p,α)15N и 18O(p,)19F (рис. 16).

Ne — цикл и Mg — Al — цикл. В звездах второго поколения, содержащих Ne, Mg, Al, возможны замкнутые циклы, приводящие к горению водорода с образованием 4He (рис. 17, 18). Рис. 17. Ne — цикл. Широкой стрелкой указан выход из замкнутого цикла. Из-за высокого кулоновского барьера ядер Ne (Z = 10), Mg (Z = 12), Al (Z = 13) горение водорода при участии катализаторов Ne, Mg, Al возможно при температуре T ≥ 5·107 K. Mg — Al и Ne — циклы не играют существенной роли в выделении ядерной энергии в звездах, однако их необходимо учитывать для правильного описания распространенности изотопов Ne, Mg и Al (рис. 7, 8). Реакции 27Al(p,γ)28Si и 23Na(p,)24Mg приводят к утечке ядер из Mg — Al и Ne — циклов.     Основное время эволюции звезды связано с горением водорода. При плотностях, характерных для звездных недр, горение водорода происходит при температуре (1 — 3) ·107 K. При этих температурах требуется 106 — 1010 лет для того, чтобы значительная часть водорода в центре звезды переработалась в гелий. Еще раз подчеркнем, что время горения водорода сильно зависит от массы звезды. Рис. 18. Mg — Al — цикл. Широкой стрелкой указан выход из замкнутого цикла.

Горение водорода

Звездная эволюция Поиск солнечных нейтрино Горение водорода Рис. 1. Зависимость от температуры логарифма скорости V выделения энергии в водородном (pp) и углеродном (CNO) циклах    Бете и Вайцзеккер показали, что возможны две различные последовательности реакций преобразования 4-х ядер водорода в ядро 4He, которые могут обеспечить достаточное выделение энергии для поддержания светимости звезды:     — протон — протонная цепочка (pp — цепочка), в которой водород превращается непосредственно в гелий;     — углеродно — азотно — кислородный цикл (CNO — цикл), в котором в качестве катализатора участвуют ядра C, N и O.     Какая из этих двух реакций играет более существенную роль, зависит от температуры звезды (рис. 1).     В звездах, имеющих массу, сравнимую с массой Солнца, и меньше, доминирует протон — протонная цепочка. В более массивных звездах, имеющих более высокую температуру, основным источником энергии является CNO — цикл. При этом, естественно, необходимо, чтобы в составе звездного вещества присутствовали ядра C, N и O. По современным представлениям температура внутренних слоев Солнца составляет 1.5·107 K и доминирующую роль в выделении энергии играет протон — протонная цепочка.     Протон — протонная цепочка представлена на рис. 2. Под каждой стрелкой приведено либо время t протекания данной реакции в условиях Солнца, либо период полураспада T1/2 ядра. Расчет проведен с использованием формул (8) — (13) для случая равенства общих масс водорода и гелия, вступающих во взаимодействие, средней плотности вещества ρ = 150 г/см3 и температуры T = 1.5 ·107 K. Для каждой реакции приведено энерговыделение (энергия реакции Q).     Первая реакция в цепочке — взаимодействие двух ядер водорода с образованием дейтрона, позитрона и нейтрино. Эта реакция происходит в результате слабого взаимодействия и является определяющей в скорости всей pp-цепочки (t = 5.8·109 лет). На втором этапе в результате взаимодействия образовавшегося дейтрона с водородом происходит образование изотопа 3He с испусканием γ-кванта. Далее может реализоваться одна из двух возможностей. С вероятностью 69% происходит реакция: 3He + 3He → 4He + 2p и с вероятностью 31% — реакция с участием дозвездного 4He 3He + 4He → 7Be + γ.     Образовавшееся ядро 7Be в 99.7% случаев вступает в реакцию с электроном (ppII — цепочка) и в 0.3% случаев — с протоном (ppIII — цепочка). Существенным является наличие в ppIII — цепочке реакции: 8B → 8Be* + e+ + ν, дающей поток высокоэнергичных нейтрино. Так называемые борные нейтрино, образующиеся в этой реакции были доступный для регистрации хлор-аргонным методом, который использовал Р. Дэвис, впервые измеривший потоки солнечных нейтрино. Полная энергия (суммарная энергия реакции Q), выделяющаяся в результате синтеза изотопа 4He из 4 протонов, составляет 24.7 МэВ — для цепочек ppI, ppIII и 25. 7 МэВ для цепочки ppII. Образующиеся при синтезе позитроны аннигилируют, увеличивая энерговыделение для всех цепочек до 26.7 МэВ. Рис. 2. Протон — протонная цепочка. CNO — цикл. Особенность CNO-цикла состоит в том, что он, начинаясь с ядра углерода, сводится к последовательному добавлению 4 — х протонов с образованием в конце CNO — цикла ядра 4He. Последовательность реакций, первоначально предложенная Бете и Вайцзеккером, имеет вид 12C + p 13N + γ (Q = 1.94 МэВ) 13N 13C + e+ + ν (Q = 1.20 МэВ, T1/2=10 мин) 13C + p 14N + γ (Q = 7.55 МэВ) 14N + p 15O + γ (Q = 7. 30 МэВ) 15O 15N + e+ + ν (Q = 1.73 МэВ, T1/2=124 с) 15N + p 12C + 4He (Q = 4.97 МэВ).     Основное время эволюции звезды связано с горением водорода. При плотностях, характерных для звездных недр, горение водорода происходит при температуре (1-3)·107 K. При этих температурах требуется 106 — 1010 лет для того, чтобы значительная часть водорода в центре звезды переработалась в гелий.

Toyota, Cummins инвестируют в двигатели внутреннего сгорания

Поскольку производители автомобилей и грузовиков вкладывают значительные средства в транспортные средства на водородных топливных элементах, они рассматривают другую альтернативу — двигатели внутреннего сгорания на водороде, которые могут заменить дизельные двигатели в широком спектре транспортных средств .

Это не совсем новая идея. Швейцарский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз построил двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде и кислороде, в 1806 году. BMW баловалась этим более десяти лет назад, но отказалась от технологии, чтобы внедрить аккумуляторные электромобили и подключаемые гибриды.

Среди крупных автопроизводителей Toyota может быть единственной компанией, серьезно занимающейся разработкой автомобилей с водородным двигателем внутреннего сгорания. Он создал прототип Corolla, работающей на водороде, а президент Toyota Motor Corp. Акио Тойода в этом году участвовал в 24-часовой гонке на выносливость на трассе Fuji Speedway на хэтчбеке GR Corolla, работающем на водороде.

Тойода сказал, что, по его мнению, существует много способов сократить выбросы углерода, и двигатели внутреннего сгорания на водороде, которые выделяют оксиды азота, но не CO2, могут сыграть свою роль в транспорте.

Производители грузовиков и большегрузных транспортных средств также рассматривают водородные двигатели внутреннего сгорания в качестве замены дизельным автомобилям в некоторых условиях.

«Водородный двигатель внутреннего сгорания имеет очень схожие характеристики и эффективность с дизельным двигателем внутреннего сгорания», — сказал Джим Небергалл, генеральный менеджер водородных двигателей в Cummins. «Это означает, что это подходящая замена для любого дизельного двигателя».

Как и другие двигатели внутреннего сгорания, он сжигает топливо для вращения поршней. Это отличается от топливного элемента, в котором используются мембранные электроды, использующие водород и кислород для производства электроэнергии, питающей электродвигатели. Большинство дизельных и бензиновых механиков понимают, как ремонтировать водородный двигатель внутреннего сгорания, но работа с автомобилями на топливных элементах требует серьезной подготовки.
Компания Cummins делает ставку на развивающийся рынок большегрузных транспортных средств, использующих водородные двигатели внутреннего сгорания.

Независимая от топлива платформа

Компания представила 15-литровый водородный двигатель на выставке Alternative Clean Transportation Expo в Лонг-Бич, штат Калифорния, в мае. Силовая установка основана на том, что Cummins называет платформой, не зависящей от топлива. Компоненты двигателя под прокладкой головки блока цилиндров аналогичны. Но над прокладкой головки есть разные компоненты для разных видов топлива.

Cummins планирует запустить двигатель в производство в 2027 году. В сентябре Werner Enterprises, крупная автотранспортная компания, подписала письмо о намерениях закупить 500 водородных двигателей внутреннего сгорания Cummins при их наличии. Транспортная компания рассматривает двигатель как средство сокращения выбросов парниковых газов. Он будет работать с Cummins для тестирования и проверки двигателя.

Но использование двигателя в качестве экологически чистого транспорта зависит от более широкой доступности чистого водорода. Рынок и инфраструктура для чистого водорода находятся в зачаточном состоянии.

В списке транспортных средств с нулевым выбросом углерода — аккумуляторных батареях, водородных топливных элементах, водородных двигателях внутреннего сгорания — «водородный двигатель внутреннего сгорания выделяется из-за его низкой начальной стоимости, узнаваемости, проверенной долговечности сгорания, устойчивости к суровым условиям окружающей среды и производительность в сложных рабочих циклах», — сказал Небергалл.

Он видит приложения для сельского хозяйства, строительства и портовых операций. Он также будет работать для дальних и региональных грузоперевозок; профессиональные транспортные средства, такие как самосвалы, бетономешалки и снегоуборочные машины; и автомобили скорой помощи, такие как пожарные машины.

Следим за правилами

Компании, производящие эти автомобили, следят за технологиями, но также следят за тем, как могут развиваться правила для экологически чистого транспорта.

«Мы продолжаем инвестировать в двигатель внутреннего сгорания и смотрим, сможем ли мы использовать водород и в этом приложении», — сказала Джессика Сандстрем, старший вице-президент по глобальному управлению продуктами Volvo Trucks.

«Одной из неопределенностей, конечно же, является политическое решение относительно нулевого уровня выбросов», — сказал Сандстрём. «Это нулевой выброс CO2 или нулевой выброс, точка? Если у вас есть двигатель внутреннего сгорания, даже с водородом, вы получите очень небольшие выбросы, оксид азота».

Семейство дизельных двигателей Detroit компании Daimler Truck Group может работать на водороде, сказал Мартин Даум, генеральный директор Daimler Truck.

«Если мы увидим появление рынка, мы можем вывести его из стадии предварительной разработки и превратить в полноценный проект», — сказал Даум Automotive News .

Грузовая компания ждет, «потому что все сигналы от регулирующих органов в Европе и Калифорнии должны полностью запретить сжигание», сказал Даум.

Но, вероятно, где-то на рынке найдется место для водородных двигателей внутреннего сгорания, и их совместимость с дизельными двигателями является преимуществом, сказал Дэниел Сперлинг, директор-основатель Института транспортных исследований Калифорнийского университета в Дэвисе и член Калифорнийский совет по воздушным ресурсам.

«То, что Европа и Калифорния чего-то хотят, не означает, что это весь рынок», — сказал Сперлинг.

Тем не менее, он скептически относится к тому, что промышленность будет широко использовать сжигание водорода.

«Топливный элемент гораздо более эффективен, чем сжигание. Вы используете меньше энергии. Тогда вам не придется платить за дорогостоящие баки на транспортном средстве. У вас нет выбросов NOx», — сказал Сперлинг.

«Никто не знает, как это обернется, и мы все пытаемся это выяснить.»

Освоение Северной петли на водороде

18.08.2022

Компания Porsche Engineering изучила потенциал двигателей внутреннего сгорания на водороде. Результатом является высокопроизводительная трансмиссия с выбросами на том же уровне, что и в окружающем воздухе.

• Распечатать
• открыто закрыто

Различные решения для силовых агрегатов, включая гибридные системы, электроприводы и эффективные двигатели внутреннего сгорания, в настоящее время разрабатываются параллельно для использования в будущих автомобилях. Водород представляет собой потенциальную альтернативу обычному топливу или синтетическому топливу (электронному топливу) для использования в двигателях внутреннего сгорания. Это было рассмотрено в рамках исследования по этому вопросу, проведенного Porsche Engineering.

Высокопроизводительный водородный двигатель для легковых автомобилей

В настоящее время во всем мире ведутся работы над водородными двигателями, однако в основном это делается для коммерческих автомобилей с относительно низкой удельной мощностью около 50 кВт на литр рабочего объема. «Для сектора легковых автомобилей этого недостаточно, — говорит Винченцо Бевилаква, старший эксперт по моделированию двигателей в Porsche Engineering. «Поэтому мы разработали водородный двигатель внутреннего сгорания, который должен соответствовать мощности и крутящему моменту современных высокопроизводительных бензиновых двигателей в качестве концептуального исследования. В то же время у нас также была цель добиться низкого расхода топлива и сохранения выбросов на том же уровне, что и в окружающем воздухе. Отправной точкой для нашего исследования был существующий 4,4-литровый восьмицилиндровый бензиновый двигатель, а точнее, его цифровой набор данных, поскольку мы провели все исследование виртуально, используя моделирование работы двигателя».

Модификации модели двигателя включали более высокую степень сжатия и сгорание, адаптированное к водороду, но самое главное, новую систему турбонаддува. «Для чистого сгорания водорода турбокомпрессоры должны, с одной стороны, обеспечивать примерно в два раза больше воздушной массы, чем в бензиновых двигателях. Однако, с другой стороны, более низкие температуры выхлопных газов приводят к нехватке энергии для их движения со стороны выхлопа», — объясняет Бевилаква. Это несоответствие не может быть устранено с помощью обычных турбонагнетателей. Поэтому компания Porsche Engineering изучила четыре альтернативные, особенно мощные концепции турбонаддува, некоторые из которых пришли из мира автоспорта.

Все системы состоят из нескольких турбонагнетателей с электрическим приводом, некоторые из них объединены с дополнительными регулирующими клапанами в воздушной системе или компрессорами с электрическим приводом. «В контрольных исследованиях каждая система турбонаддува показала свои преимущества и недостатки. Поэтому выбор правильной концепции во многом зависит от профиля требований рассматриваемого водородного двигателя», — говорит Бевилаква. Для соответствующего исследования двигателя группа разработчиков выбрала систему турбонаддува с параллельными компрессорами. Особенностью этой конструкции является соосное расположение двух ступеней компрессора, которые приводятся в движение от турбины или поддерживающего электродвигателя с помощью общего вала. Технологический воздух проходит через первый компрессор, охлаждается в промежуточном охладителе и повторно сжимается на второй ступени.

Водородный двигатель мощностью около 440 кВт не уступает оригинальному бензиновому агрегату. Чтобы лучше оценить характеристики силового агрегата, инженеры Porsche протестировали его на эталонном автомобиле сегмента люкс с относительно высокой полной массой 2650 кг на Северной петле Нюрбургринга, правда, полностью виртуально: привод осуществлялся с использованием так называемого цифровой двойник, то есть компьютерное представление реального автомобиля. Проехав восемь минут и 20 секунд, автомобиль продемонстрировал высокий потенциал динамики движения. Благодаря своему химическому составу при сгорании водорода не выделяются ни углеводороды, ни окись углерода, а также не играют роли твердые частицы. Поэтому с точки зрения оптимизации выбросов водородного двигателя специалисты Porsche Engineering сосредоточили свое внимание на оксидах азота. В ходе обширных раундов оптимизации они адаптировали стратегию работы двигателя для максимально чистого сгорания. Их подход заключался в том, чтобы поддерживать низкий уровень первичных выбросов за счет чрезвычайно бедного и, следовательно, более холодного сгорания, что позволило отказаться от системы дополнительной обработки выхлопных газов.

«Как оказалось, выбросы оксидов азота значительно ниже пределов, установленных обсуждаемым в настоящее время стандартом Евро-7, и близки к нулю по всей карте двигателя», — сообщает Матиас Бегер, инженер-специалист по моделированию двигателей в Porsche Engineering. Чтобы лучше контекстуализировать результаты испытаний на выбросы, он проводит сравнение с индексом качества воздуха. Он используется государственными органами и другими учреждениями в качестве эталона для оценки уровня загрязнения воздуха. В целом, концентрация до 40 мкг оксида азота на кубический метр приравнивается к хорошему качеству воздуха. «Выбросы водородного двигателя ниже этого предела. Поэтому его эксплуатация не оказывает существенного влияния на окружающую среду», — говорит Бегер.

Выбросы на том же уровне, что и в окружающем воздухе 

В дополнение к едва поддающимся измерению выбросам водородный двигатель обеспечивает высокую эффективность в цикле измерения WLTP, а также в циклах, релевантных для клиента, благодаря его обедненной смеси. «Таким образом, мы выполнили поставленную перед собой цель проекта: разработка экологически чистого, экономичного и спортивного водородного двигателя по всем направлениям», — заключает Бевилаква. Стоимость водородной силовой установки в серийном производстве может быть сопоставима со стоимостью бензинового двигателя. Хотя система турбонаддува и ряд механических узлов водородного двигателя более сложны и, следовательно, дороже, в бензиновом двигателе ниже Евро 7 нет необходимости в нейтрализации отработавших газов.0007

Команда инженеров Porsche провела все тесты виртуально и, следовательно, очень эффективно. Основанием для этого послужил налаженный процесс моделирования, а также большой опыт компании в моделировании и расчетах. «Нам потребовалось всего шесть месяцев от первоначальной идеи до завершения исследования», — говорит Бевилаква. «Это включало фундаментальную работу, такую ​​как создание новых имитационных моделей, учитывающих различные химические и физические свойства водорода по сравнению с бензином».

Преимущества потребления до пяти процентов

Водородный двигатель вряд ли будет запущен в производство в его нынешнем виде, но в любом случае это не было целью проекта. Вместо этого основное внимание было уделено изучению технического потенциала альтернативной приводной технологии и расширению возможностей существующих инженерных инструментов. «Исследование позволило нам получить ценную информацию о разработке высокопроизводительных водородных двигателей и добавить модели и методы, специально предназначенные для водорода, в нашу методологию виртуального моделирования», — объясняет Бевилаква. «Благодаря этому ноу-хау мы готовы эффективно справляться с будущими проектами клиентов».

Кратко: смоделированный круг по Северной петле

Максимальная скорость: 261 км/ч
Время: 8:20:20 минут
Смоделированная мощность двигателя: 400 кВт

Текст 910007 90 первая публикация в журнале Porsche Engineering, выпуск 2/2022.

Автор: Richard Backhaus

Авторское право: Все изображения, видео и аудиофайлы, опубликованные в этой статье, защищены авторским правом. Полное или частичное воспроизведение или повторение без письменного согласия Dr. Ing. ч.к. Ф. Порше АГ. Пожалуйста, свяжитесь с [email protected] для получения дополнительной информации.