水素の液化には、天然ガスよりも低温が必要であり、より複雑な冷却プロセスが必要であり、液化プロセスは複雑で、広大な面積を占有し、高い投資コストがかかる。超音速膨張液化は、プロセスが密閉され、省エネで環境に優しく、低コストであるという利点を持つ新興の気体液化分離技術である。そのため、水素の液化領域に超音速膨張液化技術を導入することが提案され、その実現可能性を探るために、FLUENTソフトウェアのSIMPLEアルゴリズムとk-ω乱流モデルを用い、Gyarmathy液滴成長モデルを採用し、異なる入口圧力条件（1.05 MPa、1.10 MPa、1.15 MPa）下で水素の超音速流れと凝縮特性を研究した。その結果、高速膨張による低温効果により水素が自己凝縮し、短い距離で迅速に液滴が生成されることを示し、超音速水素液化技術の実現可能性を確認した。圧力の増加により、Lavalノズルの入り口での水素の過冷度が効果的に増加し、これにより気体の凝縮が始まる位置が前方に移動し、液滴の径が増大し、Lavalノズルの液化効率が向上する。

水素;液化;超音速;凝縮特性;Lavalノズル