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■ 热门推荐障碍物对火焰传播过程影响数值模拟
0引言随着经济的发展,工业领域对气体燃料的需求不断扩大。气体燃料的危险特点是易泄漏和易燃易爆,这些可燃气体在室内发生泄漏后,极易形成爆炸性混合气体,增大发生爆炸事故的危险性。而空间内可燃气体爆炸产生的爆炸波对空间以外的设施建筑会造成一定的破坏,特别是在现实的环境下,空间内有各种形状不一、大小不同、间距随意的生产设施,这些障碍物的存在,会对爆炸的压力和火焰传播速度等产生很大的影响[1]。因此,对空间内有障碍物可燃气体爆炸的研究是安全生产领域的主要课题之一,具有重要的社会和经济意义。1障碍物场火焰加速机理管壁面上存在一定的黏滞阻力,在气体流动过程中会在管道内形成一定的剪切和速度梯度,当管道中存在障碍物时,这种流场就会进一步变形,并在障碍物表面的边界层和尾迹中形成一定的速度梯度。在火焰未到达之前,未燃气体混合物平移流动过程中遇到障碍物会建立高速梯度和一个围绕障碍物的伴随绕流场;当火焰到达这一障碍物时,随着火焰沿梯度场的聚汇,火焰表面被...&
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针对矿井瓦斯及其它工业可燃气体爆炸灾害的现状,本文开展了管道内甲烷-空气预混气火焰传播的研究,采用实验分析和数值模拟相结合的方法,研究管内火焰加速传播的现象。本文在长1440mm的方形(100mm×100mm)透明实验管道上,采用光电传感器、压力传感器以及高速摄像等器件,建立了管内爆炸火焰传播的光信号和压力信号测试系统。研究了障碍物不同立体结构、阻塞比、初始条件(浓度)等因素对火焰传播速度和测点处峰值超压的影响,使用高速摄像对火焰传播全过程及火焰与障碍物的相互作用的进行了拍摄。同时对火焰加速现象进行了数值模拟。对于本文实验,结果表明:(1)在相同阻塞比条件下,平板、三棱柱对火焰传播速度和火焰传播引起的超压影响较大,长方体次之,四棱柱、圆柱最小。(2)甲烷浓度对火焰传播速度有很大影响,当甲烷浓度在最佳浓度(9.62%)附近时,火焰速度和超压最大。(3)火焰在越过障碍物时,由于遇到管道壁面和障碍物的摩擦影响作用,将会改变方向,从而在...&
(本文共123页)
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脉冲爆震发动机(Pulse detonation engine,简称PDE)是一种新型的航空动力装置。研究预混火焰的传播特性,对有效缩短其爆燃转爆震(Deflagration Detonation Transition,简称DDT)距离具有重要意义;氢气作为新兴的环保能源,具有无污染,热值高等优点,对氢气的火焰传播特性的研究具有很高的实际意义;同时,随着国家工业现代化的发展,可燃性气体的广泛使用,相关的工业安全问题越来越突出。各种矿难、瓦斯爆炸等事故不仅造成大量的人员伤亡,同时也给国家造成巨大的经济损失。因此,对火焰在管道中的传播特性进行研究,尤其是研究火焰结构的变化过程,对有效控制爆炸,防止灾难事故的发生具有重要意义。本文基于湍流标准k-ε模型和EDC燃烧模型,化学反应模型应用Chemkin编写的氢气-空气9组分19步反应机理,模拟了氢气-空气混合火焰在二维管道中的传播过程,并以此讨论预混火焰的传播特性。主要工作包括以下两部分...&
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瓦斯和煤尘爆炸是威胁煤矿安全生产的重大隐患之一。我国煤矿事故中因瓦斯和煤尘爆炸造成的伤亡人数是世界上其他主要采煤国家的4倍以上,重要的的原因之一就是对矿井内瓦斯和煤尘爆炸的机理和规律掌握地不够充分,造成防爆和抑爆装置未能及时动作。为此,国内外研究者针对可燃介质气相爆炸和粉尘爆炸进行了大量的实验和数值模拟工作,但瓦斯和煤尘混合爆炸问题,特别是爆炸发展过程中的气相与粉尘的耦合作用、爆炸波扬尘过程、高热煤尘快速反应动力学等机理性问题仍是该领域研究的热点和难点。本文即针对上述问题,采用实验和数值模拟相结合的方法,对管道内的甲烷气相爆炸和甲烷-煤尘混合爆炸过程进行了研究。主要工作和结论如下。(1)搭建了甲烷-沉积煤尘爆炸实验系统,包括长径比为23的爆炸管、气体预混罐、煤粉分散槽、障碍物布置器,以及由计算机、数据采集卡、高频压力传感器和具有过载保护功能的电火花点火装置组成的实验测试控制系统,压力测试精度为0.25级,系统的动态响应时间达到了...&
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0引言可燃气体的燃爆过程总是伴随着压力和温度的显著升高,其破坏效应主要表现为压力冲击波的机械破坏和爆炸火焰波的高温灼伤。压力冲击波和爆炸火焰波构成可燃气体爆炸波,爆炸波的传播又可能引起临近设备二次爆炸或遇到障碍物后由爆燃转变为爆轰过程,从而导致更加严重的破坏[1]80-89。目前,大部分可燃气体爆炸试验的反应器为管道,所模拟的爆炸环境具有一定的局限性,所采用的测定手段多为收集传感器信号,其试验数据缺乏直观性和一定的准确度[2-4]。基于上述情况,笔者将借助高速摄像机及其配套软件,对模拟开敞空间的长方形爆炸箱中含有不同体积分数的甲烷-空气预混气体的爆炸冲击波超压和爆炸火焰波进行测定,以期分析可燃气体体积分数和障碍物对爆炸破坏效应的影响规律。1试验系统与方法1.1试验系统试验系统如图1所示,主要包括:爆炸箱、点火装置、高速摄像机及其配套软件。爆炸箱形状为长方体,材质为有机玻璃,尺寸为0.5 m×0.5 m×0.7 m,其中一面为泄压...&
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可燃气体爆炸极限与阻火实验装置由中国地质大学(武汉)安全工程教研室研制,该装置是国内外首创的在动态条件下快速测试可燃气体爆炸与阻火性能的多用途普及型综合实验演示装置,并于1990年通过部级鉴定。鉴定结论为:该装置达到国际先进水平。该产品已获国家专利(专利号:)。1993年获国家科委等4部委授予的“国家级新产品”***。该装置可广泛用于各层次的安全、燃气、石油天然气、化工、矿业、消防等专业和安全教育中心的教学实验,亦可供上述专业范围的生产企业、科研单位作相关性能和对比性实验和研究。但该设备在使用过程中也存在诸如实验数据与国家标准有一定的偏差、使用不方便、整体利用率低等缺点。本文通过分析实验过程中出现的问题对设备进行改进。1实验装置介绍1.1实验装置测试范围①可燃气体爆炸浓度极限测试;②声压(相对爆压)随可燃气体与空气混合比变化规律测试;③阻火材料阻火性能测试;④阻火材料耐烧性能测试;⑤材料阻爆性能测试。1.2系统...&
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0引言有机可燃气体(或蒸气)在空气中具有燃烧爆炸的危险,爆炸浓度极限是判断其爆炸危险性的一个重要参数.爆炸极限一般可采用传播法进行测定[3~5],也可用经验公式进行近似计算.对于纯净有机可燃气体的爆炸极限,可通过1 mol有机可燃气体完全燃烧所需氧原子的物质的量N来计算:X下限=1004.76(N-1)+1%(1)X上限=%(2)而对于由多种有机可燃气体组成的混合气体的爆炸极限,则采用理-查特列(Le Chate lier)法则来计算:X=100V1X1+V2X2+…VnXn%(3)式中,X为混合气体的爆炸极限;X1,X2,…,Xn为各组分的爆炸极限;V1,V2,…,Vn为各组分的体积百分数.目前常用的教科书中介绍的上述经验公式,能较好地适用以饱和烃为主的有机可燃气体爆炸极限的计算,但也存在以下一些问题:1)计算爆炸下限和爆炸上限的经验公式:(1)式和(2)式表观上是孤立的,缺乏联系,通常只能靠机械性记忆,往...&
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