管道内瓦斯爆炸冲击作用特性数值模拟研究
煤与瓦斯突出的物理模拟和数值模拟研究
煤与瓦斯突出是煤矿安全生产中的重要问题，也是矿工生命财产安全的关键。
为了更好地预测和控制煤与瓦斯突出事故的发生，物理模拟和数值模拟研究成为了当今煤矿安全领域的热点之一。
本文将就煤与瓦斯突出的物理模拟和数值模拟研究进行探讨。
一、煤与瓦斯突出的概念和危害1.1 煤与瓦斯突出的概念煤与瓦斯突出是指在开采过程中，由于矿井工作面煤层与深部煤体中积聚的高压瓦斯相互作用而导致的瓦斯在煤体中迅速释放，使煤体受到猛烈的撕裂和破坏，煤岩体内的应力状态发生急剧变化，从而导致煤与瓦斯同时突出到工作面，给矿井生产安全带来极大的威胁。
1.2 煤与瓦斯突出的危害煤与瓦斯突出事故一旦发生，会给矿工的生命安全和财产造成极大的威胁。
突出事故不仅会直接导致矿工的伤亡，而且还会对矿井的生产秩序和煤炭生产量造成严重影响，甚至会导致矿井的停产和关闭。
预测和控制煤与瓦斯突出事故的发生，对煤矿生产安全至关重要。
二、煤与瓦斯突出的物理模拟研究2.1 煤与瓦斯突出的物理模拟方法物理模拟研究是通过实验手段，对煤与瓦斯突出事故的发生机理和规律进行模拟和研究。
常见的物理模拟方法包括煤岩体力学性质实验、瓦斯渗流实验、突出模拟实验等。
2.2 煤与瓦斯突出的物理模拟研究成果通过物理模拟研究，可以对煤与瓦斯突出的发生机理和危害进行深入了解，为突出事故的预测和防控提供可靠的依据。
近年来，煤与瓦斯突出的物理模拟研究取得了一系列成果，这些成果不仅丰富了煤与瓦斯突出的理论知识，还为煤矿安全生产提供了重要的技术支撑。
三、煤与瓦斯突出的数值模拟研究3.1 煤与瓦斯突出的数值模拟方法数值模拟研究是利用数学建模和计算机仿真技术，对煤与瓦斯突出事故的发生和演变过程进行模拟和分析。
常见的数值模拟方法包括有限元法、离散元法、计算流体动力学方法等。
3.2 煤与瓦斯突出的数值模拟研究成果数值模拟研究通过建立合理的煤与瓦斯突出数学模型，可以对事故的演化过程进行全面的分析和预测，为矿井突出事故的事前预防和事后处理提供科学依据。
爆炸冲击载荷作用下岩体力学特性的演化研究
爆炸冲击载荷作用下岩体力学特性的演化研究爆炸冲击载荷是指由于煤矿瓦斯爆炸、火药爆炸、地震等原因产生的瞬间高能量载荷。
在这种载荷作用下，岩石中原本平衡的应力状态会突然受到破坏，产生剧烈而复杂的应力波分布，从而导致岩体的破坏和变形。
因此，研究爆炸冲击载荷作用下岩体力学特性的演化，对于提高矿山安全和预防灾害具有重要的意义。
针对爆炸冲击载荷作用下岩体力学特性的演化，研究人员采用了实验分析和数值模拟两种方法。
实验分析可以通过现场试验或室内试验，模拟出爆炸冲击载荷作用下岩体的响应过程。
而数值模拟可以通过建立合理的数学模型，计算出在不同载荷作用下岩体的应力和变形状态，从而为实验数据提供支撑和解释。
实验研究发现，爆炸冲击载荷作用下，岩体产生了一系列的应力波，其中包括主应力波、剪切应力波和界面波等。
主应力波是最先到达的波，其强度和传播速度与爆炸能量大小有关。
剪切应力波是由主应力波引起的，其影响范围比主应力波更广。
界面波是在岩体中不同介质之间传播的波，对于产生复杂的应力和变形有重要作用。
数值模拟研究发现，随着爆炸能量的增加，岩体应力和变形状态出现了明显的变化。
在低能量爆炸作用下，岩体仅产生轻微的破裂和弯曲变形。
而在高能量爆炸作用下，岩体出现了明显的破碎和破裂，甚至形成了完全的裂隙和塌陷。
在爆炸冲击载荷作用下，岩体的力学特性演化受到许多因素的影响，包括岩石物理性质、爆炸能量、载荷方向和岩体结构等因素。
在实际工程中，需要根据具体情况制定合理的防灾措施和安全措施，以减小爆炸冲击对矿井和工程安全造成的危害。
瓦斯爆炸在封闭管道内冲击振荡特征的数值模拟
Ｚ ｈ ａ －ｅ ， ＨＵ Ｃ ｕ ｎ ｉ ｊ 删
Ｂ ｉ ｕ ｎ ， Ｉ Ｎ ｉｇｙ ｕ ， ａ— ａ ＪＡ Ｇ Ｂ ｎ ．ｏ ｑ
Ｑａ ｉｎ ，
（ ．Ｆｃｌ ｆ ａ ｔ Ｅ ｇｎｅｉ ， ｈｎ ｎｖｒｉ ｆ ｎｎ １ ａｕｔ ｏ ｆｙ ｎｉｅｒ ｇ Ｃ ｉａＵ ｉｅｓｙｏ Ｍｉｉ ｙ Ｓｅ ｎ ｔ ｇ＆ Ｔ ｃｎｌ ｙ Ｘ ｚｏ ２ １ ，Ｃ ｉａ ｅｈｏ ｇ ， ｕｈｕ２ １ ｏ １６ ｈｎ ； ２ ｔｅＫ ｙＬ ｂｒｔｙｏ ｏｌ ｅｏｒｅ ｎ ａ ｎｎ ， ｕｈ ｕ ２０ ８ ｈｎ ） ．Ｓａ ｅ ａｏａ ｒ ｆ ａ Ｒ ｓｕｃｓ ｄＳｆ Ｍｉ ｇ Ｘ ｚｏ １０ ，Ｃ ｉａ ｔ ｏ Ｃ ａ ｅ ｉ ２
ｐ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｅ ｄ ｒ ｃｉ ｎ ｏ ｘ ｌ ｓｏ ｏ ｇ ｔｏ ｓｈ ｇ ｅ ｈ ｎ ｉ ｔ ｅ ｗｏ ｄ ｒ ｃｉ ｎ ．Ｔｈ ｂ ｖ ｅ ｕ ｔ ｘ ｌ ｉ ｙ ｔ ｒ ｓ ｕ ｅ ｉ ｈ ｉｅ ｔｏ ｆｅ ｐ ｏ ｉ ｎ ｐｒｐａ ａｉｎ ｉ ｉｈ ｒｔ ａ ｎ ｏ ｈ ｒｔ ｉｅ ｔ ｓ ｏ ｅ ａ ｏ ｅ ｒ ｓ ｌｓｅ ｐ ａ ｎ ｗｈ ｈｅ ｅ ｐｌｓｏ ａ ｇ ｓ ｍｏ ｅ ｖｏ ｅ ｔ ｉ ｔ ｅ ｌｍｉｅ ｐ ｃ ｓ ｈａ ｎ ｏ ｅ ｙ ｔｍｓ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｇｖ ｕ ｄ ｎｃ ｏ ｘ ｏ ｉｎ ｘ ｏ ｉｎ ｄ ｍａ ｅ ｉ ｒ ｉｌｎ ｎ ｈ ｉ ｔｄ ｓ ａ ｅ ｔ ｎ ｉ ｐ ｎ ｓ ｓｅ ． ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｉ ｅ ｇ ｉ ａ ｅ ｆ ｒ ｅ ｐｌｓｏ ｐｒｖ ｎｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｉ ｈ ｉ ｔ ｄ ｓ ｃ ｓ ｅ ｅ ｔ ｎ ｏ ｔｏ ｎ ｔ ｅ ｌ ｅ ｐａ ｅ ． ｏ ｍｉ
比开放型系统强烈 的原 因 ， 为今后受限空间内爆炸的预防与控制 提供 了基础理论参考 。 关键词 ：爆炸 ； 冲击 ； 振荡 ； 瓦斯
关于瓦斯爆炸压力的研究
煤炭作为我国主要能源，占我国一次能源生产和消费结构的70%～75%。
我国《能源中长期发展规划纲要（2004～2020）》提到，我国实施“以煤炭为主体，电力为中心、油气和新能源全面发展的能源战略”。
煤炭资源的勘察与安全开采是我国煤炭工业发展的基础。
在保障国家经济快速增长的同时，我国煤炭工业的快速发展也导致了煤炭的开采条件不断恶化，突出表现在开采深度增加（矿井开采深度以每年近10~12m的速度向深部延伸）、瓦斯压力和瓦斯含量增大、地质条件变复杂了，瓦斯灾事故日趋严重。
我国也是世界上煤矿灾害最严重的国家，在各种煤矿灾害中，瓦斯灾害是最为严重的灾害，瓦斯爆炸灾害则居煤矿重大乃至特别重大事故的首位。
近年来瓦斯爆炸事故仍然间断性发生，给我国带来了巨大经济损失和人员伤亡。
例如郑州煤业集团大平矿“11.13”特大瓦斯爆炸事故、阜新煤业集团孙家湾海州立井“2.12”瓦斯爆炸事故的火源都是电火源。
瓦斯爆炸事故一旦发生往往很难控制，并且容易造成巨大的损失。
分析矿井瓦斯爆炸事故原因及国内外研究现状可知，一般情况是由于瓦斯浓度达到爆炸界限，在O2浓度大于12%助燃情况下，遇到火源引起爆炸，然后迅速传播，在传播过程中对矿井设施和人员生命安全造成损失。
瓦斯是井下采掘过程中从煤和围岩中涌出的有害气体的总和，有CH4、CO2、CO、H2S、C2H6、C2H4、H2、SO2等，其中CH4占90%以上，因此瓦斯一般指甲烷。
瓦斯爆炸可以看作是甲烷气体和空气混合后，在一定的条件下遇高温热源发生的剧烈的连锁反应，并伴有高温高压的现象，在瓦斯爆炸过程中，火焰从火源占据的空间不断地传播到爆炸性混合气体所在的整个空间。
瓦斯爆炸的最终化学反应方程式如下：CH4+2O2→CO2+H2O+198.4×4.1868kJ （1）由于瓦斯爆炸事故的频发及其严重后果，为了防止或控制煤矿瓦斯爆炸事故，许多专家学者都对瓦斯爆炸的机理进行了大量的研究。
当前关于瓦斯爆炸点火和燃烧加速的理论主要有两种：热爆炸理论和链式反应理论。
爆炸冲击波对隧道结构破坏效应数值模拟
低应变反射波法作 为一 种快 速普查 桩的施 工质量 的半 直接 质量信 息的波形进行 处理 和分析 ， 并结合 有关地质 资料和施 工记 法， 具有测试设备 轻便简单 、 测速度 快 ， 检 成本低 等优 点 ， 愈来 愈 录作 出对桩 的完整性 的判 断。操作 虽然看似 简单 ， 然而在桩基 反
表 ２ 结构 在 ｘ 方 向上 的应 力 峰 值 数 值 模 拟 结 果
工况 Ｉ 工况 ２ 工况 ３
向上 的应力峰值也逐渐增大 。从 表 ３可以看 出 ， Ｂ单元 位于隧道 结构顶板的 中部 ， 随着 Ｔ Ｔ炸 药药量 的增加 ， Ｎ 其在 ｙ方 向的应力
达到峰值 时 间／ ｓ ｍ
表 １ 计 算 工 况
工况 】 ２ ３
出的 Ｊ ＷＬ状态方程模拟 ， 其爆轰过程中压力和 比容的关系为 ：
炸药尺寸 （ × × ） ｍ Ｏ ６ ０ ６× ． Ｏ ８× ． × ． １０× ． ０ ８ 长 高 厚 ／ ’ ． × Ｏ ６ ０ ８ Ｏ ６ ． １０× ． 炸药药量／ ｇ ｋ
方 面 ， 出检 测 人 员 不仅 要会 操 作 ， 且 要 有 相 关 的基 础 知 识 ， 具 有 较 强 的 综合 分 析 能力 。 指 而 并 关 键 词 ： 应 变 反 射 波 法 ， 基 ， 振 方 式 低 桩 激
中图 分 类 号 ：４ ３ １４ Ｕ ４ ．５ 文 献 标 识 码 ： Ａ
２ ３ 钢 筋 混 凝 土 ．
采 用 Ｍ Ｔ Ｊ ＨＮ Ｏ — Ｏ Ｍ Ｕ Ｓ — Ｏ Ｃ Ｅ Ｅ材 料 模 型 。 Ａ — Ｏ Ｓ Ｎ Ｈ Ｌ Ｑ ＩＴ Ｃ Ｎ Ｒ Ｔ
该模型综合考虑 了大应 变 、 高应变 率和 高压效 应 ， 同时结 合损伤 理论考虑 了材料 的拉伸脆 断行 为， 还考虑 了材 料压溃后 的体积压
瓦斯爆炸在分岔管道中的传播
瓦斯爆炸在分岔管道中的传播1林柏泉，叶青，菅从光，翟成中国矿业大学能源与安全工程学院，江苏徐州（221008）摘要：根据管内瓦斯爆炸传播特性及其影响因素的研究成果，从理论和实验上对爆炸产生的火焰在分岔管道中的传播进行了研究，研究结果表明，分岔管道可以看成是一带楔型障碍物的面积突扩管道。
由于面积突扩和障碍物的诱导作用，产生湍流，火焰阵面发生扭曲并产生褶皱，火焰表面积显著增加，燃烧速率增大，并相应增加了释热速率，诱导冲击波的产生并增大冲击波的强度。
因此在矿井巷道开拓设计时，应尽量避免巷道分岔，同时避免巷道内障碍物的堆积。
在必须分岔时，应根据分岔巷道瓦斯爆炸传播规律来采取相应的预防措施，以阻止瓦斯爆炸的传播和降低强度，减少瓦斯爆炸带来的损失。
关键词：瓦斯爆炸分岔管道冲击波火焰1序言随着开采深度的进一步加深，地应力、瓦斯压力急剧增大，瓦斯涌出量急剧增加，以致瓦斯积聚和超限的地方增多；高强度机械化采掘和集约化生产，导致自然灾害的威胁更加突出、瓦斯爆炸灾害的威胁也日趋严重；大功率采煤机、掘进机和胶带运输机等机电设备摩擦产生火花引燃瓦斯爆炸的潜在危险性增大，导致瓦斯爆炸发生的概率增大。
瓦斯爆炸事故灾后调查及实验模拟发现，在巷道的拐弯、分岔处，破坏程度很明显。
以前国内外有关煤矿瓦斯爆炸传播研究成果基本上都是把巷道假设成一维直管路进行研究而取得的，很少有关分岔等复杂管路中瓦斯爆炸传播的研究成果。
因此对于一些老矿井，由于开采时间长，巷道非常复杂，拐弯、分岔的地方特别多，当瓦斯爆炸发生时，由于缺乏理论指导和没有采取相应的防治措施，将会带来更大的损失。
鉴于瓦斯爆炸事故对我国煤矿安全生产造成的严重威胁，煤炭生产在国民经济发展中占有举足轻重的地位，而且在今后相当长的时间内，我国仍然要以煤炭资源为主要能源。
所以笔者先对瓦斯爆炸在巷道中的传播进行理论分析，再在实验室模拟井下巷道分岔结构，对瓦斯爆炸过程中火焰、爆炸波通过分岔管道传播特性进行实验研究，然后进行理论分析，以期找到分岔管道中的传播规律，对瓦斯爆炸灾害防治提供理论指导。
管道内预混可燃气体爆炸及其泄爆的数值模拟
管道内预混可燃气体爆炸及其泄爆的数值模拟可燃气体爆炸是工业生产和生活中爆炸灾害的主要形式之一。
为了更好地预防和控制易燃气体爆炸事故,本文利用气体爆炸模拟软件AutoReaGas对管道内预混可燃气体爆炸及其泄爆特性进行数值模拟研究,揭示甲烷掺混氢气比例、初始条件、障碍物以及泄爆条件等因素对爆炸特性的影响规律,主要研究工作和成果如下:研究了管道内甲烷掺混氢气比例对爆炸峰值超压和温度的影响规律。
峰值超压随着掺氢比的增加而增加。
当掺氢比为75%时,最大峰值超压为27.03bar,达到掺氢比25%时产生的最大峰值超压5.571bar的4.85倍。
随着掺氢比的增加,爆炸峰值温度具有明显增大的趋势。
当掺氢比从25%增加到75%时,得到的爆炸峰值温度从3170K增加到4791K,提高了1621K。
研究管道内初始压力和初始温度对预混燃气/空气混和物爆炸压力的影响规律。
爆炸峰值超压随初始压力的增加呈线性增加。
此外,初始压力对爆炸峰值超压的影响越来越大始温度的升高逐渐减弱。
初始温度25oC和50oC时,初始压力每升高1bar,得超压峰值增加到59kpa和53kpa,分别。
爆炸峰值超压随着初始温度的升高而逐渐减小,初始温度对爆炸峰值超压的影响与初始压力的大小密切相关。
初始温度对爆炸峰值超压的影响随着初始压力的增加而增大。
研究了内置障碍物管道内障碍物数量,阻塞比等因素对预混甲烷/空气混合气体爆炸压力的影响规律。
爆炸峰值超压随着障碍物数的增加而增加。
当障碍物的数量增加到13时,在管内最大峰值超压达到882.0kpa,为无障碍物时管内最大峰值超压19.1kPa的46.2倍。
峰值超压随着阻塞比的增大而增大,但随着阻塞率的增加,其峰值不单调增加,但当阻塞比达到一定程度时,峰值超压将逐渐减小。
当阻塞比为75%峰值超压达到最大值489.5kPa,为无障碍物时最大峰值超压的25.6倍。
研究了泄爆膜位置和泄爆压力等条件对管道中甲烷/空气混合气体爆炸超压以及温度等参数的影响规律。
瓦斯爆炸冲击波传播过程的数值模拟
瓦斯爆炸冲击波传播过程的数值模拟张玉周１，２姚斌１叶军君１（１．厦门大学机电工程系，福建厦门３６１００５；２．集美大学机械学院，福建厦门３６１０２１）摘要：建立瓦斯爆炸沿巷道传播的分析模型，运用ＤＹＴＲＡＮ软件进行分析，得到瓦斯爆炸冲击波沿巷道的传播过程的参数变化及障碍物表面的等效应力分布。
结果表明，应用ＤＹＴＲＡＮ可以很好地模拟瓦斯爆炸传播过程及冲击波对障碍物的短暂的瞬态动力学过程，对进行矿难救生系统的设计研究有重要意义。
关键词：瓦斯爆炸冲击波衰减规律破坏效应数值模拟ＤＹＴＲＡＮ中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－４８０１（２００７）０３－０２８－０３１前言矿难始终是困扰矿产开采企业的一大难题，每年国家都因为矿难付出了巨大的生命和财产代价。
研究表明，矿难的发生主要有两种原因，一是矿内瓦斯爆炸或粉尘爆炸，二是矿内透水。
瓦斯爆炸是目前煤矿安全生产中最主要的灾害。
多年来，国内外学者对瓦斯爆炸机理及传播规律，以理论及试验方式做了大量研究。
本文是通过计算机模拟的方法，建立了瓦斯爆炸沿巷道传播的分析模型，运用ＤＹＴＲＡＮ软件对冲击波的衰减规律及破坏效应进行分析。
分析表明，在冲击波传播过程中，未燃气体被压力波锋面压缩后，密度急剧增大，压力迅速上升，此后由于摩擦和粘性作用，压力波波阵面压力处于衰减状态，最后衰变为声波，压力下降到常压；障碍物对冲击波传播有激励作用，障碍物表面的冲击载荷、等效应力的衰减并不是单调的，而是象阻尼震荡一样不断衰减。
瓦斯爆炸冲击波衰减规律及破坏效应的模拟分析为矿难救生系统的研究及设计提供了仿真的实验环境，一定程度上弥补了无法真实爆炸的不足。
２瓦斯爆炸冲击波传播的物理模型根据研究，在一条水平巷道中矿井瓦斯爆炸冲击波从空间上可以分成以下三个区段［３］，如图１所示。
由此可画出矿井瓦斯爆炸传播的物理模型。
假设爆炸在平巷发生，巷道简化为一端封闭一端开口的管状空间，左侧为爆炸区。
激波管道内瓦斯爆炸传播规律的实验研究
激波管道内瓦斯爆炸传播规律的实验研究摘要：瓦斯爆炸是煤炭生产过程中造成重大伤亡事故的最严重灾害，瓦斯爆炸已成为制约我国煤炭安全生产的瓶颈。
本文利用国内先进的中型激波管道，对不同瓦斯浓度对瓦斯爆炸传播过程影响传播规律进行实验研究，本套实验设备由管道实验系统、支架和导轨系统、测量和数据采集系统、充配气和真空系统以及点火控制系统五大部分组成。
在理论分析的基础上，采用实验手段对管道内不同浓度瓦斯爆炸过程进行实验研究，分析了管道内不同浓度瓦斯爆炸传播的压力和火焰参数的变化规律，描述了矿井瓦斯爆炸传播过程，并阐述了瓦斯爆炸冲击波传播爆燃转爆轰原理；分析了瓦斯浓度对瓦斯爆炸传播的影响，认为当瓦斯浓度不同时，瓦斯—空气混合物处于不同的氧平衡状态，使化学反应进程发生变化，从而影响火焰速度、爆炸压力、压力上升速率等参数。
研究分析表明，以管道实验为基础，采用理论与实践相结合的方法，可以较好地反映瓦斯爆炸的传播规律。
实验结果对当前煤矿瓦斯爆炸传播过程分析及瓦斯事故的预防和后果分析有一定的指导作用。
关键词：瓦斯爆炸传播；瓦斯浓度；最大爆炸压力；火焰传播速度；实验研究Study on Numerical Simulation of Gas Explosion in the Shock Pipeline[Abstract]Gas explosion is the most severed disaster which causes major accident in coal mine production, and it has become the bottleneck restricting coal mine safety. The advanced medium-sized shock pipelines in China is applied in the experiment to study the effect on the propagation of gas explosion caused by different concentrations of gas. This set of experimental equipment has five major components: the pipeline experimental system, surporting and gideway system, measurement and data acquisiton system,inflating& distributing and vacuum system, and ignition control system.On the basis of theory analysis, this paper aodopted experimental methods to study gas pipeline explosions of different concentrations in the pipeline, analysed the variation of pressure and flame parameters of gas pipeline explosion propagation of different concentrations, described the Shock wave propagating deflagration to detonation theory of gas explosion; it also analyzed the impact of gas concentration on the propagation of gas explosion, which pointed that when gas concentration is not the same, the gas - air mixture will be at different oxygen equilibrium, which changes the chemical reaction process, t hus affecting the flame speed, explosion pressure, the pressure rise rate and other parameters.The research showed that based on pipeline experiment using the theory combined with practice can better reflect the propagation of gas explosion. It is hoped that the research results can provide certain reference to gas explosion propagation, accident prevention and consequence analysis in current coal mine.Keywords:gas explosion propagation; gas concentration; maximum explosion pressure; flame propagation velocity;experimental study,。
瓦斯爆炸事故数值模拟实验研究及应用
瓦斯爆炸事故数值模拟实验研究及应用瓦斯爆炸是工业生产中常见的一种事故类型。
一旦发生瓦斯爆炸，往往会造成巨大的伤害和损失。
为了有效地预防和控制瓦斯爆炸，科学家们进行了大量的数值模拟实验研究并将其应用于实际生产中。
一、数值模拟实验研究数值模拟实验是一种基于计算机数学模型的实验方法，其通过对事故过程进行计算机仿真，在实验室内对事故要素进行重复实验，从而获取数据和结论。
在瓦斯爆炸事故研究中，数值模拟实验具有广泛的应用。
1.物理模型建立瓦斯爆炸数值模拟的第一步是建立物理模型。
物理模型是指通过把瓦斯爆炸的事故现场进行规范化，将其转化为适合于计算机仿真研究的模型。
如何准确地模拟真实的瓦斯爆炸事故现场，建立合适的物理模型就至关重要。
2.数学模型分析通过对建立好的物理模型进行数学分析，确定瓦斯爆炸过程中的关键参数。
数学模型分析的关键是确定瓦斯爆炸过程中的各种物理变量、关联条件和微分方程等，根据它们的关系建立完全数值计算模型。
3.数值计算求解通过将数学模型转化为计算机程序，在计算机中进行数值计算，计算出各种物理变量和事故过程中的各个时刻状态。
计算结果通过可视化技术，将其呈现给研究人员。
二、数值模拟实验应用1.事故预防通过对瓦斯爆炸事故进行数值模拟实验研究，可以在预设情况下模拟事故发生时的情况，并探讨瓦斯爆炸事故的发生机理与规律，了解瓦斯爆炸事故的危害性及其影响范围。
从而，对于可能出现的瓦斯爆炸事故，可以提前采取措施进行预防。
2.事故控制瓦斯爆炸事故预防无法完全避免，一旦事故发生，及时采取措施进行控制是十分必要的。
数值模拟实验可作为一种实验手段，对瓦斯爆炸的控制措施进行模拟研究，可以更好的掌握爆炸事故控制的关键技术和有效手段，从而及时采取措施控制瓦斯爆炸的发生，减少事故损失。
三、瓦斯爆炸数值模拟实验发展趋势1.发展算法随着计算机技术的不断进步，未来的瓦斯爆炸数值模拟实验中，算法将更加高效、准确和精细，新的算法不断涌现，有效提升数值模拟实验的精度和速度。
冲击波引起瓦斯爆炸的动力学特性仿真研究
Ａｕ ｇ ．２ ０１ ３
冲 击 波 引 起 瓦 斯 爆 炸 的 动 力 学 特 性 仿 真 研 究
熊祖钊 ， 彭 正 庄
（ 武汉科技大学理 学院 ， 湖北 武汉 ， ４ ３ ０ ０ ６ ５ ）
摘要 ： 在 实验 室条 件 下 进 行 管道 内冲 击 波 瓦斯 爆 炸 过 程 模 拟 试 验 ， 通过模型仿真及分析 ， 研 究 冲 击 波 引起 瓦斯
Ｖ・（ ２ ） （ ８ ） （ ）＋ ｑ ｏ ｍ
ａｚ
ｆ
，
燃 烧过 程方 程嘲
＋
。
＋
。
３ｖ
３ｚ
一０
（ １ ）
、 ．
（
）一
动 量守 恒方 程
＋ ｄ ｉ ｖ（ １ Ｄ 一
３ （
ｕ ）一 Ｒ ０ ｍ ｂ
（ ９ ）
（ ， ） ＋ 丢（ Ｍ ， ） 一
３ （ 矗 ＋ Ｏ ｕ ｊ — ｃ ｚ 譬 （ ２
湍流强 度
（ １ ３）
反 应过程 中的超压 、 动压 、 密度 、 燃 烧 速率 、 速 度、 温 度 的变 化 如 图 ２ ～ 图 ７所 示 。从 第 ５个 监 测点（ 薄 膜位 置） 可看 出 ， 由于假 想薄 膜厚 度 为０ ，
（ ５ ）
效 应 引起 瓦斯爆 炸 的研究 较 少口 ］ 。相关 研究 工 作
大多关 注 化学 反应 机理 及组 分变 化对 瓦斯 爆炸 产
ｄ ｉ ｖ （ｋ
－ －
ｇ ｒ ａ ｄ Ｔ）＋ Ｓｒ
Ｃ Ｐ
状 态方 程
Ｐ — Ｐ（ ｐ， Ｔ）
（ ６ ）
生 的影 响 ］ 。本 文借 助管 道点 火 系列研 究 方法 ， 建 立 冲击 波引 起 瓦斯 爆 炸 的数 理 模 型 ， 对 该 过 程 进 行计 算 流体 动力 学 仿 真 ， 考 察 冲击 波 引 起 的瓦 斯 爆 炸动 力学 特性 及变 化规 律 。
瓦斯浓度对瓦斯爆炸影响的数值模拟研究
我 国是世 界 产 煤 大 国 ， 炭 在 国 民经 济 中 占有 煤 举 足轻 重 的地 位 。 自建 国 以来 ， 炭 一 直 在 我 国能 煤 源总量 中 占支 配 地 位 ， 预计 在 今 后 相 当长 的 时 间 内 ， 炭仍 是我 国的主要 能 源 Ｊ 煤 。同 时 ， 国也： 我 是煤
矿 井 瓦斯 爆 炸是煤 矿 生产 中一种 极其 严 重 的灾 害 ｌ 。煤 层开 采 过程 中 常伴 随有 瓦斯 涌 出 ， 氧 气 ４ ｊ 当
１ 计算 方法
１ １ 连续 相计算 方 法 ．
利用有 限体 积法来求解 爆炸流场 的控制方程
组 。爆 炸求 解过 程 中同时计 算 流场 控 制方 程 与燃 烧
划 分 为大小 相 同 的 网格 ， 且 每 个 网格 点 的 周 围有 并
一
个互 不重 复 的控 制 体 积 ； 后 将 控 制 方 程对 每 一 然
个 控制体 积 积分 ， 出一 组离 散方程 。 得
１ ２ 建 立模 型和 划分 网格 ．
考 虑到模 拟 三 维 模 型 时计 算 量 庞 大 ， 将 三 维 故
矿 安全 形 势最 为严 峻 的 国家 之一 ｊ 。虽然 近 几 年煤 矿 安全 生产 形 势 有 所 好 转 ， ２ １ 在 ０ １年 ， 国煤 我 旷死
爆炸 的最佳 瓦斯 浓度 条件 下进 行 的。笔 者运 用计 算 流体 动力 学 的方法对 瓦斯 爆炸 传 播过 程 进行 数值 仿 真研究 ， 样可 以对 实 验 研 究进 行 有 效 的补 充 和 验 这
证， 为煤矿 井下 瓦 斯 输 送 管 道 隔 抑爆 装 置 的研 制 及 安装技 术规 范 的制 订 奠 定 理 论基 础 。 同时 ， 可 以 也 为煤 矿瓦斯 爆炸 事故 调查分 析 提供理 论依 据 。
瓦斯爆炸火焰锋面参数测试技术实验研究
文章编 号 ：１７ ０５ （０２ ０ －０ ８（ ６ １～ ９９ ２ １ ）４（９ ＿３ ） ）
煤矿瓦斯爆 炸事故 的预 防和控制 ，始终是 煤炭 工业需 要认真解决 的一个重 大 问题 。随着开 采深度 的增 加 ，瓦斯 灾害显得越来越 突出－ 。瓦 斯爆 炸时会 产生三个 致命 的因 － 素 ：火焰锋面 、冲击 波和井 巷大 气成 分的变 化。其 中火焰 锋 面是 瓦斯爆炸 时沿 巷道运 动 的化学反 应带 和烧热 的气体 总称 。火焰锋 面好像沿 巷道 运动 的活塞 一样 ，把 甲烷一 空 气混合气体 收集起来 并点燃 。火焰锋 面通 过时 ，造成 大 面 积皮肤 的深度 烧伤 、呼 吸器官 甚 至食 道和 胃的粘 膜烫 伤 ； 烧坏 电气设备与 电缆 ，当电缆有 电时 可能引起 二次性 的电
气 火灾 ； 引燃 巷 道 的可 燃 物 造 成 二 次 性 灾 害 — — 火 灾 。 近 年 来 ， 国 内外 学 者 对 于 瓦 斯 爆 炸 火 焰 锋 面 的参 数 进
传感器 。
１３ ￣ 为光 电传感器 ４ ５ 、 为压力传感 器
数据ｉ录仪 己
俯视图
６７ 、 为热 电偶
７ ６
行 了大量有益 的研 究
。但 由于测 试技 术和认 识上 的限
９为离 子探
、
点 火装置
制 ，对 于同时测试 瓦斯火 焰锋 面参 数 变化 的研 究 比较 少 。
图 １ 实 验 装 置 示 意 图
因此 ，本文研 究 目的是采用 光信 号、压力信 号 、温 度信 号 及 离子电流信号 传感器 对火 焰锋 面 四种 参数进 行测试 ，并
型 管道 内进行 瓦斯爆 炸 火焰传播 实验 。在 管道 内某一截 面 处 ，利 用微 细热 电偶 、 离子探 针 、压 力 传 感 器及 光 电传 感 器 同 时测 得 了火 焰锋 面 温度 、 离子 电流 强度 、压 力 、光 信 号 。对 距 点 火端
瓦斯爆炸冲击波在并联巷道中传播特性的数值模拟
１ １
１ １
Ｉ ’
１ １
１ １
Ｍｉｉｇａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｚ ｏ ２ ０ ， ｈｎ ） ｎｎ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｘｕ ｈ ｕ２ ８ Ｃ ｉａ ｌ ０
ｅ ｐ ｏｓｏ ｃ ｕ ｄ ｉ ｎ ｅ ｇ ｏ ｎ ｅ ｄ ｎ ａ ｅ ｏ ｏ ｌ ｉｅ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｐ ａ ｖ ｒ ｒ ｓ ｕ ｅ ａ ｄ ｍａ ｉ ｍ ｘ ｌ ｉ ｎ ｏ ｃ ￣ｅ ｕ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ ｈ ａ ｉ ｇ ｆ ｃ ｆｃ ａ ｎ ． ｅ ｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｅ ｋ ｏ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｎ ｘ ｍｕ ｎ ｍ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｒ ｅ ｒ ａ ｅ ｏ ｔ ｕ ｕ ｌ ｓ ｈ ｃ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ａ ｅ ｄ ｃ ｅ ｓ ｄ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓｙ ａ ｓ ｏ ｋ ｗａ ｅ ｐ ｏ ａ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｗａ ．Ａｔ ｔ ｅ ｎ ｅ ｓ ｃ ｉ ｎ ｏ ｅ ｕ ｎ ｎ ｖ ｓ ｒ ｐ ｇ ｔ ｉ ｈ ｏ ｄ ｙ ｈ ｉｔ ｒ ｅ ｔ ｆ ｒ ｔ ｒ ｏ ａ ｒ ｙ ． ｔ ｅ ｔ ｈ ｃ ｖ ｓｏ ｃ —ｏ ｆ ｃ ｒ ｐ ｇ ｔｏ ａ ｌ １ ｓ ｐ ｒ ｏ ｉｉ ｎ ｅ ｆ ｃ ， ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｋ ｏ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｉ ｗａ ｓ ｈ ｗｏ ｓ ｏ ｋ ｗａ ｅ ｆｆ ｅ ｔ — ａ ｅ ｐ ｏ ａ ａ ｉ ｎ ｃ ｎ ｆ ｎ １ ｕ ｅ ｐ ｓｔ ｆｅ ｔ ｎ ｈ ｎ ｐ ａ ｖ ｒ ｒ ｓ ｕ ｅ ａ Ｏ ｏ ａ ｄ ｍ ａ ｉ ｕ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｒ ｎ ｒ ａ ｅ ｉ ｎ ｆ ａ ｔ ． ｈ ｈ ｎ ｅ ｌｗ ｆ ａ ｉ ｍ ｅ ｎ ｘ ｍ ｍ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ａ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｌ Ｔ ｅ ｃ ａ ｇ ａ ｏ ｘ ｍｕ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｌ ｎ ｏ ｄ ｙ ｉ ｔ ｅ ｉ ｙ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ ａ ｏ ｇ ｒ ａ ｗａ ｓ ｈ ｓ ｍ ｅ ａ ｅ ｋ ｏ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ．Ｐ ａ ｖ ｒ ｒ ｓ ｕ ｅ ｎ ｘ ｍｕ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｓ ｉ ｏ ｒ ｓ ｏ ｄ ｎ ｏ ｎ ｓ ｏ ｗｏ ｐ ｒ ｌ ｌ ａ ｓ ｐ ａ ｖ ｒ ｒ ｓ ｕ ｅ ｅ ｋ ｏ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｓ ａ ｄ ｍａ ｉ ｍ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｎ ｃ ｒ ｅ ｐ ｎ ｉ ｇ ｐ ｉ ｔ ｆ ｔ ａ ａ ｌ ｅ ｃ ａｆ ｃ ｓａ ｅａ ｍ ｏ ｔ ｈ ａ ． ｏ ｅｒ ｌ ｖ ｎ ｒ ｖ ｎ ｉ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｓｃ ｎ ｂ ｋ ｎ ｔ ｅ ｕ ｅｔ ｅｌ ｓ ａ ｓ ｄ ｂ ａ ｘ ｌ — ｏ ｌａ ｅ ｒ ｌ ｓ ｅｓ ｍｅ Ｓ ｍ ｅ ｅ ａ ｔｐ ｅ ｅ ｔｖ ａ ｕ ｅ ａ ｅ ｔ ｅ ｒ ｄ ｃ ｈ ｏ ｓｃ ｕ ｅ ｙ ｇ ｓｅ ｐ ｏ ｔ ａ ｏ ｓ ｏ ｅ ｒ ｈ ｉｕ ｃ ｔ ｎ ｐ ｒ ｗｈ ｒ ｅ ｔｏ ｅ ｅ ｉ ｕ ｌ ｅ ａ ｓ ｆｔ ｅ ｓ ｐ ｒ ｏ ｉ ｏ ｆｓ ｏ ｋ ｗａ ｅ ． ｉ ｎ ｎ ａ ｅｂ ｆ ｒ ａ ｉ ｏ ｔ ｅ ｅ ｉ ｄ ｓｒ ｙ ｄ ｓ ｒ ｓｙ ｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ｈ ｕ ｅ ｐ ｓｔ ｎ ｏ ｈ ｃ ｖ ｓ ｔ ｏ ｓ ｏ ｉ
地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析
地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析地下隧道工程多数是在复杂的地质环境中进行，而在隧道工程中，如何预测和抵制灾害风险一直是难点和热点问题。
其中爆炸灾害是较为严重的一种情况。
因此，进行地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析的研究，对提高隧道工程安全性具有重要意义。
一、地下隧道爆炸灾害模拟原理地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析是通过建立数学模型，模拟爆炸过程及其对地下结构环境的影响，从而预测灾害的程度和范围。
数值模拟主要包括以下几个过程：1.建模：根据实际情况，将空间划分为若干有限元单元，并采用有限元方法建立模型。
2.激波传递计算：采用欧拉方程和Riemann问题求解器，模拟激波在隧道中传播并对其影响进行分析。
3.材料响应计算：模拟各种结构材料在流体作用下的响应，包括应力、应变和变形等。
4.动力响应计算：模拟某些结构和地质环境的响应，包括加速度、位移、速度和应力等。
5.应变能量计算：计算能量传递的量和方向，评估结构的稳定性和破坏。
二、地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析的需要地下隧道工程往往是在复杂的地质环境中进行的，预测和控制灾害风险是保障隧道工程施工和运行安全的重要环节。
然而，爆炸灾害是最危险的一种环境因素，预测和控制其风险具有难度。
通过地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析，可以得到以下优势：1. 准确预测爆炸灾害危害程度和范围，帮助工程师和决策者在工程规划和设计阶段确定合适的安全措施。
2. 提供科学依据，可帮助决策者制定相应的爆炸灾害应急预案，保障隧道工程安全运行。
3. 通过模拟和分析，可发现隧道内其他潜在的安全隐患，从而提高对隧道安全的警惕性。
三、地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析的相关技术地下隧道爆炸灾害数值模拟与分析相关技术目前已比较成熟。
主要技术包括以下几种：1. 有限元方法：包括静力和动力分析，可以模拟地下结构的响应。
2. 计算流体动力学（CFD）方法：适用于模拟爆炸前后介质的流动情况，具有较好的可视化效果。
3. 离散元方法（DEM）：适用于模拟大规模碎屑流影响，可以使该方法在理解隧道破坏机理和灾害减缓方面具有明显的优势。
变阻障碍物对管道内瓦斯爆炸的影响
ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣８３５２.２０２３.０２.００７变阻障碍物对管道内瓦斯爆炸的影响❋马㊀恒①②㊀郝中盟①②㊀高㊀科①②①辽宁工程技术大学安全科学与工程学院(辽宁葫芦岛ꎬ１２５１００)②矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室(辽宁葫芦岛ꎬ１２５１００)[摘㊀要]㊀为探究障碍物阻塞比变化率对瓦斯爆炸的影响ꎬ分别建立平均阻塞比为０.６㊁０.３的受限空间物理模型ꎬ基于Ｃｈａｒｌｅｔｔｅ湍流燃烧模型ꎬ利用Ｆｌｕｅｎｔ软件对阻塞比变化率依次为０㊁０.０５㊁０.１０㊁０.１５的障碍物条件下的爆炸火焰㊁湍流转捩㊁压力波耦合过程进行大涡模拟(ＬＥＳ)ꎮ研究结果表明:火焰经过障碍物会产生回流卷吸效应ꎮ在平均阻塞比为０.６的工况组Ａ中ꎬ当阻塞比变化率为０.１０㊁０.１５时ꎬ火焰锋面更加尖锐ꎬ火焰传播速度峰值更高ꎬ平均传播速度更高ꎬ到达超压所需时间更短ꎬ超压峰值更大ꎮ在平均阻塞比为０.３的工况组Ｂ中ꎬ各工况平均传播速度相同ꎬ随着阻塞比变化率的增大ꎬ到达超压所需时间更长ꎬ超压峰值更大ꎮ[关键词]㊀障碍物ꎻ阻塞比ꎻ阻塞比变化率ꎻ瓦斯爆炸ꎻ火焰传播速度ꎻ爆炸超压[分类号]㊀Ｘ９２３ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＶａｒｉａｂｌｅＲｅｓｉｓｔａｎｃｅＯｂｓｔａｃｌｅｏｎＧａｓＥｘｐｌｏｓｉｏｎｉｎＰｉｐｅｌｉｎｅＭＡＨｅｎｇ①②ꎬＨＡＯＺｈｏｎｇｍｅｎｇ①②ꎬＧＡＯＫｅ①②①ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＬｉａｏｎｉｎｇＨｕｌｕｄａｏꎬ１２５１００)②ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｎｅＴｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃＤｉｓａｓｔｅｒａｎｄＣｏｎｔｒｏｌꎬＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ(ＬｉａｏｎｉｎｇＨｕｌｕｄａｏꎬ１２５１００)[ＡＢＳＴＲＡＣＴ]㊀Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｂｌｏｃｋｉｎｇｒａｔｉｏｇｒａｄｉｅｎｔｉｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｃｏａｌｍｉｎｅｏｎｇａｓｅｘ￣ｐｌｏｓｉｏｎꎬｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｏｆｃｏｎｆｉｎｅｄｓｐａｃｅｗｉｔｈａｎａｖｅｒａｇｅｂｌｏｃｋｉｎｇｒａｔｉｏｏｆ０.６ａｎｄ０.３ｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＣｈａｒｌｅｔｔｅｔｕｒｂｕｌｅｎｔｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｍｏｄｅｌꎬｌａｒｇｅｅｄｄｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ(ＬＥＳ)ｏｆｅｘｐｌｏｓｉｖｅｆｌａｍｅꎬｔｕｒｂｕｌｅｎｔｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅｃｏｕｐｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｓｗｉｔｈｂｌｏｃｋｉｎｇｒａｔｉｏｃｈａｎｇｅｒａｔｅｓｏｆ０ꎬ０.０５ꎬ０.１０ａｎｄ０.１５ｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇＦｌｕｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｂａｃｋｆｌｏｗｃｏｉｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｃｃｕｒｓｗｈｅｎｆｌａｍｅｐａｓｓｅｓｔｈｒｏｕｇｈｏｂｓｔａｃｌｅｓ.ＩｎＧｒｏｕｐＡｗｉｔｈｔｈｅａｖｅｒａｇｅｂｌｏｃｋｉｎｇｒａｔｉｏｏｆ０.６ꎬｗｈｅｎｔｈｅｂｌｏｃｋｉｎｇｒａｔｉｏｃｈａｎｇｅｒａｔｅｉｓ０.１０ａｎｄ０.１５ꎬｔｈｅｆｌａｍｅｆｒｏｎｔｉｓｓｈａｒｐｅｒꎬｔｈｅｆｌａｍｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｐｅａｋｉｓｈｉｇｈｅｒꎬｔｈｅａｖｅｒａｇｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓｈｉｇｈｅｒꎬｔｈｅｔｉｍｅｔｏｒｅａｃｈｔｈｅｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｓｈｏｒｔｅｒꎬａｎｄｔｈｅｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｐｅａｋｉｓｌａｒｇｅｒ.ＩｎＧｒｏｕｐＢｗｉｔｈｔｈｅａｖｅｒａｇｅｂｌｏｃｋｉｎｇｒａｔｉｏｏｆ０.３ꎬｔｈｅａｖｅｒａｇｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｓｐｅｅｄｏｆｅａｃｈｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｓｔｈｅｓａｍｅ.Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｂｌｏｃｋｉｎｇｒａｔｉｏꎬｉｔｔａｋｅｓｌｏｎｇｅｒｔｉｍｅｔｏｒｅａｃｈｔｈｅｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅꎬａｎｄｔｈｅｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｐｅａｋｉｓｌａｒｇｅｒ.[ＫＥＹＷＯＲＤＳ]㊀ｏｂｓｔａｃｌｅｓꎻｂｌｏｃｋｉｎｇｒａｔｉｏꎻｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｂｌｏｃｋｉｎｇｒａｔｉｏꎻｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎꎻｆｌａｍｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｓｐｅｅｄꎻｅｘｐｌｏ￣ｓｉｏｎｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ０㊀引言瓦斯爆炸作为化工㊁煤矿等工业生产中最严重的事故之一ꎬ时刻危害着工人的生命安全ꎮ在化工生产中ꎬ爆炸火焰在传播途中会遇到各种类型的障碍物ꎬ例如阀门以及管道面积突然连续缩小的区域等[１]ꎻ在煤矿生产中ꎬ巷道内的通风设备㊁机械设备㊁机电设备等都会形成障碍物群[２]ꎮ在障碍物的影响下ꎬ火焰的结构和传播速度㊁爆炸超压以及流场都会受到影响而发生变化ꎬ增加爆炸带来的损伤程度ꎮ因此ꎬ从安全角度考虑ꎬ深入研究障碍物对瓦斯爆炸的激励效应有重要意义ꎮ㊀㊀目前ꎬ学者们在障碍物形态㊁性质㊁阻塞比等对第５２卷㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.５２㊀Ｎｏ.２㊀２０２３年４月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ａｐｒ.２０２３❋收稿日期:２０２２￣０７￣１３基金项目:国家自然科学基金(５２０７４１４８)第一作者:马恒(１９７２－)ꎬ男ꎬ博士ꎬ教授ꎬ主要从事矿井通风安全与信息安全工程等方面的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｍａｈｅｎｇ＠１６３.ｃｏｍ通信作者:郝中盟(１９９８－)ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事可燃气体爆炸及抑爆的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:４５２９９５５０１＠ｑｑ.ｃｏｍ火焰传播的影响方面展开了广泛研究ꎮ温小萍等[３]搭建了瓦斯湍流爆燃试验平台ꎬ通过研究障碍物条件下瓦斯爆炸的火焰结构和瞬时超压变化ꎬ理论分析了爆炸火焰与压力波耦合的规律ꎻ孟亦飞等[４]建立大尺度通风管网模型ꎬ利用数值模拟方法探究了二次瓦斯爆炸中冲击波与高温气流的复合作用ꎻＧａｏ等[５]㊁乔征龙等[６]利用数值模拟方法研究了柔性障碍物对瓦斯爆炸的影响ꎬ研究发现:柔性障碍物同刚性障碍物一样ꎬ均能提高瓦斯爆炸的危险性ꎬ但强度有所减弱ꎮ为了能精准捕捉火焰在传播过程中的流动情况ꎬ数值模拟中的大涡模拟(ｌａｒｇｅｅｄｄｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎꎬＬＥＳ)方法能够较好地模拟预混火焰的传播特性ꎻ而对于燃烧研究ꎬ学者们多采用增厚火焰模型(ｔｈｉｃｋｅｎｅｄｆｌａｍｅｍｏｄｅｌꎬＴＦＭ)[７￣８]ꎬ或使用Ｃ方程的Ｚｉｍｏｎｔ模型[９￣１０]ꎮＣｈａｒｌｅｔｔｅ等[１１]提出了一种湍流燃烧模型ꎬ简称Ｃｈａｒｌｅｔｔｅ火焰模型ꎬ通过直接数值模拟(ｄｉｒｅｃｔｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎꎬＤＮＳ)的方法与大涡模拟方法验证了此模型的准确性ꎻ温小萍等[１２]利用大涡模拟耦合Ｃｈａｒｌｅｔｔｅ火焰模型ꎬ将获得的火焰结构㊁传播速度以及冲击波超压与试验结果进行了对比ꎬ进一步验证了基于Ｃｈａｒｌｅｔｔｅ火焰模型的大涡模拟数值方法在障碍物条件下对于瓦斯爆炸的适用性ꎮ目前ꎬ有关障碍物对瓦斯爆炸的研究普遍集中于障碍物的单一性质ꎮ例如ꎬ在相同阻塞比障碍物群的条件下进行的研究居多ꎮ而在实际生产中ꎬ障碍物多以不同的阻塞比排布ꎬ进而可能会沿着火焰传播方向产生阻塞比变化率ꎬ从而影响爆炸火焰的传播ꎮ而有关阻塞比变化分布特性的障碍物群对瓦斯爆炸的影响研究却鲜有报道ꎮ因此ꎬ使用数值模拟中的大涡模拟方法ꎬ利用Ｆｌｕｅｎｔ中的用户自定义函数ꎬ将Ｃｈａｒｌｅｔｔｅ火焰模型嵌入原始函数体ꎮ通过改变各级障碍物的阻塞比ꎬ在沿火焰传播方向产生阻塞比的正变化率ꎬ模拟并分析各个工况的火焰结构㊁传播速度以及爆炸超压的变化ꎬ进而探究受限空间内障碍物阻塞比变化率对瓦斯爆炸过程的影响ꎮ１㊀数学模型１.１㊀大涡模拟控制方程大涡模拟放弃了对全尺度范围上涡结构瞬时运动的模拟ꎬ只将比网格尺度大的湍流运动通过瞬时纳维斯托克斯(Ｎａｖｉｅｒ￣ＳｔｏｋｅｓꎬＮ￣Ｓ)方程直接计算ꎬ通过亚格子模型(ｓｕｂ￣ｇｒｉｓｃａｌｅｍｏｄｅｌꎬＳＧＭ)进行建模ꎬ处理小尺度涡对大涡运动的影响ꎮ大涡模型的控制方程为[１３]əρəｔ＋əəｘｉ(ρｕｉ)＝０ꎻ(１)əəｔ(ρｕｉ)＋əəｘｊ(ρｕｉｕｊ)＝əσｉｊəｘｊ＋əｐəｘｉ＋əτｉｊəｘｊꎻ(２)ə(ρｈｓ)əｔ＋ə(ρｕｉｈｓ)əｘｉ－əəｘｉρ(ｕｉｈｓ－ｕｉｈｓ)[]＝əｐəｔ＋ｕｊəｐəｘｉ＋əəｘｉλəＴəｘｊæèçöø÷ꎻ(３)ｐ＝ρＲＴꎮ(４)式中:直线上标和曲线上标分别表示大涡模拟的滤波参量和质量加权后的滤波参量ꎻρ为密度ꎻｐ为压力ꎻｔ为时间ꎻσｉｊ为应力张量ꎻτｉｊ为亚网格尺度应力ꎻｕｉ㊁ｕｊ为速度分量ꎻｘｉ㊁ｘｊ为直角坐标参量ꎻｈｓ为显焓ꎻλ为热导率ꎻＲ为理想气体常数ꎻＴ为温度ꎮ１.２㊀亚网格火焰模型Ｃｈａｒｌｅｔｔｅ火焰模型是基于火焰面密度模型(ｆｌａｍｅｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｅｌꎬＦＳＤ)得到的ꎮＦＳＤ模型是将单位体积内的火焰面积的燃速对整个火焰面进行积分求出ꎬ即过滤分子的扩散项统一用火焰面密度来表示[１２]ꎮＣｈａｒｌｅｔｔｅ火焰模型通过修改ＦＳＤ中亚网格火焰褶皱系数来实现[１１]ꎮ具体如下:əəｘｉρＤəＣəｘｉæèçöø÷＋ωｃ＝‹ρｗ›ｓ ꎻ(５)‹ρｗ›ｓʈρｕＳｌꎻ(６)＝ΞΔ｜∇Ｃ｜ꎮ(７)式中:ωｃ为归一化反应速率ꎻ 为火焰面密度ꎻρｕ为未燃气体的密度ꎻＳｌ为层流火焰速度ꎻΞ为Ｃｈａｒｌｅｔｔｅ提出的亚网格火焰褶皱系数ꎻＣ为进程变量ꎮＳｌ＝Ｓ１０ＴｕＴ０æèçöø÷αｐｕｐ０æèçöø÷βꎻ(８)α＝２.１８－０.８(ϕ－１)ꎻ(９)β＝－０.１６＋０.２２(ϕ－１)ꎻ(１０)ΞΔ＝１＋ｍｉｎΔδｆꎬΓΔδｆꎬｕΔＳｌꎬＲｅΔæèçöø÷ｕΔＳｌ[]{}βꎮ(１１)式中:Ｓｌ０为可燃气体标况(Ｔ０＝２９８Ｋꎬｐ０＝１.０１ˑ１０５Ｐａ)下的层流燃速ꎬ即为０.３６ｍ/ｓꎻＴｕ和ｐｕ分别为未参与燃烧气体的温度和压力ꎻϕ为火焰前锋的等价比ꎻΔ为过滤尺度ꎻδｆ为层流火焰厚度ꎻｕә亚网格湍流脉冲速度ꎻＲｅ为亚网格湍流雷诺数ꎮ在Ｆｌｕｅｎｔ原始预混火焰模型的基础上ꎬ利用自定义函数(ｕｓｅｒ￣ｄｅｆｉｎｅｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓꎬＵＤＦ)将式(８)㊁式(１１)对原函数体式(５)进行重构ꎬ得到了式(１２)ꎬ即为Ｃｈａｒｌｅｔｔｅ火焰模型的完整表达ꎮ０４ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第２期əəｘｉρＤəＣ əｘｉæèçöø÷＋ω＝ρｕＳｌΞΔ｜∇Ｃ ｜ꎮ(１２)式中:Ｄ为扩散系数ꎮ２㊀物理工况及数值方法２.１㊀物理工况对单级障碍物阻塞比φ㊁障碍物阻塞比变化率Ｇ以及平均阻塞比φ的定义如下:φ＝ＳＢＲＳꎻ(１３)Ｇ＝φｉ－φｉ－１ꎻ(１４)φ＝ðｘｎ＝１φｎｘꎮ(１５)式中:ＳＢＲ为单级障碍物在爆炸管道截面的投影面积ꎻＳ为管道截面面积ꎻｉ代表障碍物的级数ꎬ取ｉ＝２㊁３ꎻｘ代表障碍物配置总数ꎬ取ｘ＝３ꎮ㊀㊀模拟工况仅考虑阻塞比变化率的影响ꎬ不考虑障碍物间距㊁形状与阻塞比变化率的耦合作用ꎮ数值模拟分别在阻塞比变化率Ｇ为０㊁０.０５㊁０.１０㊁０.１５的工况下进行ꎮ为控制Ｇ为单一变量ꎬ将平均阻塞比φ设为固定值ꎮ以阻塞比０.５为高㊁低阻塞比障碍物的界限[１４]ꎬ设置两种不同φ的工况组:工况组Ａ的平均阻塞比φＡ为０.６㊁工况组Ｂ的平均阻塞比φＢ为０.３ꎮ障碍物阻塞比配置的具体方式如表１所示ꎬ共计８个工况ꎮ表１㊀不同工况的障碍物阻塞比配置Ｔａｂ.１㊀ＯｂｓｔａｃｌｅｂｌｏｃｋｉｎｇｒａｔｉｏｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓＡＧφ１φ２φ３Ａ００.６００.６００.６０Ａ０.０５０.５５０.６００.６５Ａ０.１００.５００.６００.７０Ａ０.１５０.４５０.６００.７５ＢＧφ１φ２φ３Ｂ００.３００.３００.３０Ｂ０.０５０.２５０.３００.３５Ｂ０.１００.２００.３００.４０Ｂ０.１５０.１５０.３００.４５㊀㊀结合参考文献[１５￣１６]中的试验系统中管道长度与障碍物的配置方法ꎬ建立长径比为５︰１(长５００ｍｍ㊁宽１００ｍｍ㊁高１００ｍｍ)的管道模型ꎮ整个模型采用一段封闭㊁另一端开口的半封闭受限空间结构ꎮ将障碍物的长㊁高分别固定为１００㊁５ｍｍꎬ间隔距离为１００ｍｍꎮ以Ｂ０.１５为例ꎬ障碍物管道模型与计算域网格的三维侧视图如图１所示ꎮ２.２㊀数值方法模拟的初始温度为３００Ｋꎬ初始压力为１.０１ˑ１０５Ｐａ(表压为０)ꎬ初始速度与进程变量均为０ꎮ管㊀㊀㊀１－点火源ꎻ２－压力监测点ꎻ３－一级障碍物ꎻ４－二级障碍物ꎻ５－三级障碍物ꎻ６－障碍物(单侧)宽度ꎻ７－开口端ꎮ图１㊀管道模型与计算域网格的三维侧视图(单位:ｍｍ)Ｆｉｇ.１㊀Ｐｉｐｅｌｉｎｅｍｏｄｅｌａｎｄ３Ｄｓｉｄｅｖｉｅｗｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｄｏｍａｉｎｇｒｉｄ(ｕｎｉｔ:ｍｍ)道中充满甲烷与空气的预混气体ꎬ甲烷体积分数为９.５％ꎮ点火源位于管道封闭端的中心点ꎬ压力监测点位于点火源附近ꎮ为了模拟试验中的准层流点火ꎬｐａｔｃｈ进程变量为Ｃ＝０.５的半径５ｍｍ的半圆体区域[１７]ꎮ整个计算域采用有限体积法离散控制方程ꎮ空间离散采用二阶中心差分格式ꎻ时间离散采用一阶隐式差分格式提高收敛性ꎻ使用Ｓｉｍｐｌｅ算法求解流体域内的压力与进程变量ꎮ在迭代过程中ꎬ利用ＵＤＦ中的Ｄｅｆｉｎｅ＿Ｄｅｌｔａｔ宏函数设置自适应步长ꎬ控制火焰传播前２０ｍｓ的时间步长为１０－４ｓꎬ２０ｍｓ后的时间步长为１０－５ｓꎮ求解过程中的最大迭代步数为２５０ꎮ２.３㊀数值验证参考文献[１６]中火焰的结构变化与传播速度的试验数据ꎬ与上述模拟结果进行比对ꎮ由图２可以看出ꎬ在模拟中ꎬ当网格尺寸小于１.２５ｍｍ时ꎬ模拟结果变化差异不大ꎮ由图３可以看出ꎬ时间步长对于模拟结果影响不大ꎬ采用自适应步长更为适宜ꎮ结合图４可知ꎬ采用１.２５ｍｍ网格与自适应步长ꎬ能够很好地预测火焰的传播过程(包括火焰结构变化与传播速度)ꎮ试验与模拟的速度峰值误差为７.２９％ꎬ该模拟方案具有较高精度ꎮ因此ꎬ可以采用大涡模拟耦合Ｃｈａｒｌｅｔｔｅ火焰模㊀㊀㊀图２㊀火焰传播速度试验与模拟结果对比Ｆｉｇ.２㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｌａｍｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｓｐｅｅｄ１４ ２０２３年４月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀变阻障碍物对管道内瓦斯爆炸的影响㊀马㊀恒ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图３㊀超压峰值试验与模拟结果对比Ｆｉｇ.３㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｐｅａｋ型模拟受限空间甲烷￣空气预混气体的爆炸过程ꎮ３㊀模拟结果分析３.１㊀火焰结构分析㊀㊀通过将模拟结果与文献[１５￣１９]中的试验结果对比发现ꎬ取反应进程变量为Ｃ＝０.１的等值面能够获得真实的火焰锋面ꎮ图５ 图６为各个工况不㊀㊀㊀(ａ)试验㊀㊀㊀(ｂ)模拟图４㊀火焰结构试验与模拟结果对比Ｆｉｇ.４㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｌａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图５㊀工况组Ａ不同时刻火焰的结构变化Ｆｉｇ.５㊀ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｎｇｅｓｏｆｆｌａｍｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｓｉｎＧｒｏｕｐＡ２４ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图６㊀工况组Ｂ不同时刻火焰的结构变化Ｆｉｇ.６㊀ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｎｇｅｓｏｆｆｌａｍｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｓｉｎＧｒｏｕｐＢ同时刻的火焰结构ꎮ㊀㊀如图５所示ꎬｔɤ１９.０ｍｓ时ꎬ火焰未经过障碍物ꎬ火焰结构的演变主要与层流燃速有关[６]ꎻ因此ꎬ各个工况在同一时刻的火焰结构以及传播位置几乎一致ꎻ此阶段的火焰缓慢传播ꎬ约占火焰在整个管道内传播时间的６５.５２％ꎬ火焰在流场中经历了半球形和指尖形两种形态ꎮ在ｔ＝２０.０ｍｓ时ꎬ火焰前锋经过一级障碍物ꎬ由于火焰的流通面积减小ꎬ导致局部气体流速升高[２０]ꎬ火焰锋面开始变得尖锐ꎮ在ｔ＝２３.０ｍｓ时ꎬ各工况火焰均已穿过一级障碍物ꎬ并在障碍物上游产生的大尺度涡旋的卷吸作用下ꎬ火焰锋面被拉伸ꎬ开始向管道两侧靠拢ꎬ整体结构呈蘑菇状ꎮ２４.０ｍｓɤｔɤ２５.０ｍｓ时ꎬ工况Ａ０㊁Ａ０.０５中的火焰已经出现明显的回流现象ꎻ工况Ａ０.１０㊁Ａ０.１５中的火焰还在横向传播ꎮ２５.０ｍｓɤｔɤ２７.０ｍｓ时ꎬ各个工况火焰位置随时间变化出现了明显的不同ꎻ在此阶段中ꎬ随着阻塞比变化率Ｇ的增加ꎬ火焰距离出口位置变远ꎮ在ｔ＝２８.０ｍｓ时ꎬ工况Ａ０㊁Ａ０.０５㊁Ａ０.１０中的火焰锋面均已传播至接近出口位置ꎻ而工况Ａ０.１５中的火焰锋面刚冲出三级障碍物ꎮ在２８.５ ２９.０ｍｓ时ꎬＡ０㊁Ａ０.０５与Ａ０.１０的火焰锋面分别到达管道出口ꎻＡ０.１５已冲出管道ꎮ由于受到多个障碍物持续作用ꎬ火焰不断被拉伸变形ꎬ出现明显的湍流火焰特征[２０]ꎬ整体结构呈树状ꎬ随着Ｇ的增大ꎬ火焰锋面更尖锐ꎮ㊀㊀如图６所示ꎬ对比高阻塞比的工况组Ａꎬ低阻塞比的工况组Ｂ火焰在管道传播时间相对更长ꎬ火焰在穿过三级障碍物时ꎬ尾端开始熄灭ꎮ工况Ｂ０㊁Ｂ０.０５㊁Ｂ０.１０㊁Ｂ０.１５中的火焰几乎在相同时间到达出口ꎬ由此可以说明:平均阻塞比较低的条件下ꎬ阻塞比变化率Ｇ对火焰的平均传播速度并无太大影响ꎬ只对火焰的瞬时速度产生影响ꎻ而在障碍物平均阻塞比较高的条件下ꎬ阻塞比变化率Ｇ对火焰的瞬时速度和平均传播速度都产生明显影响ꎬ且随着Ｇ的增大ꎬ火焰平均传播速度变大ꎮ３.２㊀计算域流场分析㊀㊀图７为Ａ㊁Ｂ组各工况穿过一㊁二㊁三级障碍物后的流场变化ꎮ可以看出ꎬ每一级障碍物的上方会３４２０２３年４月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀变阻障碍物对管道内瓦斯爆炸的影响㊀马㊀恒ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图７㊀各工况下管道内的流场分布Ｆｉｇ.７㊀Ｆｌｏｗｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｐｉｐｅｌｉｎｅｕｎｄｅｒｖａｒｉｏｕｓｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ产生不同尺度的涡旋ꎮ涡旋的产生使附近流场产生较大速度ꎬ从而使得火焰锋面与障碍物壁面附近形成密度梯度ꎬ高温㊁高密度的火焰向低压㊁未燃的预混气体流动ꎬ促使Ｒａｙｌｅｉｇｈ￣Ｔａｙｌｏｒ不稳定现象[２１]出现ꎬ火焰面出现大幅度回流卷吸ꎬ火焰失稳由层流向湍流转捩ꎬ从而增加燃速ꎮ如图７(ａ)~图７(ｄ)所示ꎬＧ值较高的工况Ａ０.１０㊁Ａ０.１５火焰在经过一级障碍物时ꎬ涡旋尺度相对较小ꎬ对火焰的剪切作用减弱ꎬ火焰的回流卷吸更缓慢ꎮ在经过阻塞比较高的三级障碍物后ꎬ在压力波与管道障碍物相互作用下ꎬＡ０.１０㊁Ａ０.１５的三级障碍物上方形成两对更大尺度的涡团ꎬ大幅增加了剪切作用力ꎬ火焰也同时获得更高的加速度ꎮ根据式(１１)可知ꎬ拉伸因子与火焰前锋速度负相关ꎬ因此ꎬ随着障碍物阻塞比变化率Ｇ的增加ꎬ火焰前锋变得更尖锐ꎬ纵向传播的能力增强ꎮ３.３㊀火焰传播速度分析火焰传播速度为一个时间步长(１ｍｓ)内的火焰锋面位置差与时间步长的比值ꎮ各工况中火焰传播速度随时间变化如图８所示ꎮ可以看出ꎬ各工况均在ｔ＝１ｍｓ时出现峰值速度ꎮ这是由于管道内的预混气体被点燃ꎬ附近的未燃气体温度升高ꎬ根据式(８)ꎬ未燃气体的层流速度突然增高ꎬ但缺少湍流激励ꎬ传播速度又很快降低ꎮｔɤ１９ｍｓ时ꎬ火焰传播不受障碍物的影响ꎬ传播速度呈线性增长趋势ꎮ如图８(ａ)所示ꎬ在ｔ＝１９ｍｓ时ꎬ火焰即将经过一级障碍物ꎬ工况Ａ０㊁Ａ０.０５㊁Ａ０.１０㊁Ａ０.１５中火焰传播速度曲线开始分离ꎮ在ｔ＝２１ｍｓ时ꎬ火焰传播速度出现第２个峰值ꎬ产生的原因在于:火焰在２１ｍｓ经过障碍物ꎬ在气流压缩的影响下获得短暂加速度ꎬ随后火焰锋面在卷吸作用下开始横向拉伸ꎬ致使出口方㊀㊀㊀(ａ)工况组Ａ㊀㊀㊀(ｂ)工况组Ｂ图８㊀火焰传播速度的变化Ｆｉｇ.８㊀Ｃｈａｎｇｅｓｏｆｆｌａｍｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｓｐｅｅｄ向的火焰传播速度降低ꎮ由于各工况一级障碍物阻塞比的差异ꎬ火焰获得不同程度的加速度ꎬ峰值速度ｖ(Ａ０)>ｖ(Ａ０.０５)>ｖ(Ａ０.１０)>ｖ(Ａ０.１５)ꎮ火焰在被拉伸与回流的过程中ꎬ加快了高温气流与未燃气体的混合ꎬ导致化学反应速率迅速增大ꎬ在ｔ＝２５ｍｓ时ꎬ工况Ａ０㊁Ａ０.０５㊁Ａ０.１０中的火焰再次获得加速度ꎬ并且火焰锋面已经到达二级障碍物ꎬ火焰传播速度开始急剧上升ꎮ工况Ａ０.１５中的一级障碍物阻塞比相对较小ꎬ火焰回流卷吸相对缓慢ꎬ在ｔ＝２６ｍｓ才４４ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第２期开始获得加速度ꎻ而此时的其他３个工况已经穿过二级障碍物ꎮ在ｔ＝２７ｍｓ与ｔ＝２８ｍｓ时ꎬ工况Ａ０㊁Ａ０.０５分别出现第３个峰值ꎬ而工况Ａ０.１０㊁Ａ０.１５的火焰传播速度持续上升ꎮ如图８(ｂ)所示ꎬ在ｔ＝２０ｍｓ时ꎬ工况Ｂ０㊁Ｂ０.０５㊁Ｂ０.１０㊁Ｂ０.１５的速度曲线开始分离ꎻ分别在ｔ＝２３ｍｓ㊁ｔ＝２８ｍｓ㊁ｔ＝３１ｍｓ时ꎬ工况Ｂ０㊁Ｂ０.０５㊁Ｂ０.１０中火焰同时出现３个峰值速度ꎻ而工况Ｂ０.１５在ｔ＝２８ｍｓ㊁ｔ＝３２ｍｓ出现２个峰值速度ꎬ产生的原因样总结为火焰绕过障碍物加速后再减速的过程ꎮ对比图８(ａ)㊁图８(ｂ)ꎬ以工况Ａ０.１５㊁Ｂ０.１５为例ꎬ火焰前期的传播速度较慢ꎬ而在经过三级障碍物后ꎬ传播速度明显高于同组的其他３个工况ꎮ分析发现:对于Ｇ较大的工况ꎬ由于火焰在前期传播遇到的障碍物阻塞比较低ꎬ火焰传播速度较慢ꎬ火焰有更多时间湍流化ꎻ随后的障碍物阻塞比大幅度增大ꎬ更好地发挥了障碍物的挤压作用[２２]ꎮ因此ꎬ工况Ａ０.１５㊁Ｂ０.１５在各自的工况组中产生了最高的峰值速度ꎮ对火焰传播峰值速度ｖｍａｘ进行定量分析ꎮ在工况组Ａ中ꎬｖｍａｘ(Ａ０)㊁ｖｍａｘ(Ａ０.０５)㊁ｖｍａｘ(Ａ０.１０)㊁ｖｍａｘ(Ａ０.１５)分别为０.０５７４９㊁０.１０６３２㊁０.１１３８７ｍ/ｍｓ和０.１２８０１ｍ/ｍｓꎬ峰值速度依次增大８４.９３％㊁９８.０７％㊁１２２.６６％ꎮ在工况组Ｂ中ꎬｖｍａｘ(Ｂ０)㊁ｖｍａｘ(Ｂ０.０５)㊁ｖｍａｘ(Ｂ０.１０)㊁ｖｍａｘ(Ｂ０.１５)分别为０.０５２３３㊁０.０５７６７㊁０.０６００８㊁０.０６４４３ｍ/ｍｓꎬ峰值速度依次增大１０.２０％㊁１４.８１％㊁２２.９３％ꎮ由此可以看出ꎬ障碍物群在平均阻塞比φ较高的条件下ꎬ阻塞比变化率Ｇ的增加对火焰传播峰值速度的增幅影响更加显著ꎮ３.４㊀爆炸超压分析图９(ａ)表示工况组Ａ各工况的爆炸超压变化ꎮ在ｔ<２０ｍｓ时ꎬ超压增长幅度很小ꎬ此时火焰传播速度较小ꎬ由于Ｒｅ较低ꎬ火焰未受到湍流影响[２０]ꎮ在ｔ＝２１ｍｓ时ꎬ各工况火焰均已经过一级障碍物ꎬＡ０㊁Ａ０.０５工况的爆炸超压开始加速上升ꎬ分析可知ꎬ在障碍物加速的作用下ꎬ火焰面积迅速增大ꎬ导致燃速增大ꎬ从而加快超压增长ꎻ对比Ａ０.１０㊁Ａ０.１５工况ꎬ一级障碍物对火焰的加速效果较弱ꎬ超压的上升速率较小ꎬ在此阶段ꎬ随着障碍物阻塞比的增加ꎬ同时刻的超压较低ꎮ在ｔ＝２８.０ｍｓ时ꎬ各工况的爆炸超压均获得更大的上升速率ꎬ在ｔ＝２８.３ｍｓ㊁ｔ＝２８.５ｍｓ㊁ｔ＝２９.０ｍｓ时ꎬＡ０.１５㊁Ａ０.１０㊁Ａ０与Ａ０.０５依次出现超压峰值ꎬ且ｐｍａｘ(Ａ０.１５)>ｐｍａｘ(Ａ０.１０)>ｐｍａｘ(Ａ０.０５)>ｐｍａｘ(Ａ０)ꎬ此时各工况火焰已接近出口边界ꎮ随后ꎬ火焰锋面穿过边界ꎬ管道内参与燃烧的未燃气体减少ꎬ㊀㊀(ａ)工况组Ａ㊀㊀(ｂ)工况组Ｂ图９㊀爆炸超压的变化Ｆｉｇ.９㊀Ｃｈａｎｇｅｓｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ反应速率大幅降低ꎬ超压迅速回落ꎮ㊀㊀图９(ｂ)表示工况组Ｂ各工况超压变化ꎬ工况组Ｂ在火焰传播过程中出现了与工况组Ａ相同的现象ꎮ在ｔ<２０.０ｍｓ时ꎬ超压缓慢上升ꎬ且超压曲线重合ꎮ在ｔȡ２０ｍｓ时ꎬ超压曲线开始分离ꎬ且超压峰值ｐｍａｘ(Ｂ０.１５)>ｐｍａｘ(Ｂ０.１０)>ｐｍａｘ(Ｂ０.０５)>ｐｍａｘ(Ｂ０)ꎬ随后超压降低ꎮ在ｔ＝３０.０ｍｓ时ꎬ火焰尾端开始熄灭ꎬ局部火焰面化学反应已经停止ꎬ但火焰前锋速度不断增加ꎬ燃速继续增大ꎬ总体表现为压力梯度的下降ꎮ对比图９(ａ)与图９(ｂ)可知:Ｇ越大ꎬ工况组Ａ形成压力峰值所需的时间越短ꎻ相反ꎬ工况组Ｂ形成压力峰值所需的时间越长ꎮ以Ａ０.１５为例ꎬ由于阻塞比变化率Ｇ较高ꎬ三级障碍物对火焰加速程度远高于其他工况ꎬ且经过三级障碍物后ꎬ由于火焰传播速度不断增加ꎬ因此ꎬ火焰最先传播至出口边界ꎬ超压更快到达峰值ꎮ超压峰值变化规律用于指导安全生产具有重要意义ꎮ对超压峰值ｐｍａｘ进行定量分析:ｐｍａｘ(Ａ０)㊁ｐｍａｘ(Ａ０.０５)㊁ｐｍａｘ(Ａ０.１０)㊁ｐｍａｘ(Ａ０.１５)数值分别为１５１５０㊁１５３９４㊁１６１２５㊁１６９４０Ｐａꎬ压力峰值依次增大１.６１％㊁６.４４％㊁１１.８２％ꎮｐｍａｘ(Ｂ０)㊁ｐｍａｘ(Ｂ０.０５)㊁ｐｍａｘ(Ｂ０.１０)㊁ｐｍａｘ(Ｂ０.１５)分别为９０３２㊁９２３１㊁９５７８㊁５４２０２３年４月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀变阻障碍物对管道内瓦斯爆炸的影响㊀马㊀恒ꎬ等㊀㊀㊀㊀９８３６Ｐａꎬ压力峰值依次增大２.２０％㊁６.０５％㊁８.９０％ꎮ由此可得出:障碍物平均阻塞比φ一定时ꎬ压力峰值会随着阻塞比变化率Ｇ的增大而增大ꎬ且φ值高的障碍物群对压力峰值的影响更大ꎮ４ 结论通过大涡模拟耦合Ｃｈａｒｅｌｅｔｔｅ火焰模型ꎬ研究了阻塞比变化率对管道内瓦斯爆炸过程中的火焰结构及传播速度㊁爆炸超压以及流场变化的影响ꎬ并对模拟数据进行分析ꎬ得到以下结论:１)在巷道内的障碍物平均阻塞比相同的条件下ꎬ阻塞比变化率会改变火焰结构ꎬ随着阻塞比变化率的升高ꎬ火焰前锋更加尖锐ꎮ２)在巷道内的障碍物平均阻塞比相同的条件下ꎬ随着阻塞比变化率的升高ꎬ火焰传播峰值速度增大ꎮ对于平均阻塞比为０.６的障碍物群ꎬ阻塞比变化率对火焰平均传播速度影响显著ꎬ且传播速度随阻塞比变化率的升高而增大ꎮ３)阻塞比变化率会改变爆炸超压的增长幅度ꎬ增大超压峰值ꎮ对于平均阻塞比为０.６的障碍物群ꎬ随着阻塞比变化率的增大ꎬ到达超压峰值所需的时间减少ꎻ而对于平均阻塞比为０.３的障碍物群ꎬ随着阻塞比变化率的增大ꎬ到达超压峰值所需的时间延长ꎮ参考文献[１]㊀程方明ꎬ常助川ꎬ史合ꎬ等.多孔障碍物对预混火焰传播的影响[Ｊ].爆炸与冲击ꎬ２０２０ꎬ４０(８):０８２１０３.ＣＨＥＮＧＦＭꎬＣＨＡＮＧＺＣꎬＳＨＩＨꎬｅｔａｌ.Ｍｕｌｔｉ￣ｈｏｌｅｏｂｓｔａｃｌｅｓ ｅｆｆｅｃｔｓｏｎｐｒｅｍｉｘｅｄｆｌａｍｅ ｓｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋＷａｖｅｓꎬ２０２０ꎬ４０(８):０８２１０３. [２]㊀王皓楠ꎬ戚承志ꎬ陈昊祥ꎬ等.障碍物影响下可燃气体爆炸火焰传播规律的研究进展[Ｊ].市政技术ꎬ２０２２ꎬ４０(１):１３９￣１４７ꎬ１９０.ＷＡＮＧＨＮꎬＱＩＣＺꎬＣＨＥＮＨＸꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｆｌａｍｅｓｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｌａｗｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｖｅｕｎｄｅｒｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｓ[Ｊ].ＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈ￣ｎｏｌｏｇｙꎬ２０２２ꎬ４０(１):１３９￣１４７ꎬ１９０.[３]㊀温小萍ꎬ武建军ꎬ解茂昭.瓦斯爆炸火焰结构与压力波的耦合规律[Ｊ].化工学报ꎬ２０１３ꎬ６４(１０):３８７１￣３８７７.ＷＥＮＸＰꎬＷＵＪＪꎬＸＩＥＭＺ.Ｃｏｕｐｌｅｄｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅ￣ｔｗｅｅｎｆｌａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅｏｆｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎ[Ｊ].ＣＩＥＳＣＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１３ꎬ６４(１０):３８７１￣３８７７.[４]㊀孟亦飞ꎬ董铭鑫ꎬ赵东风ꎬ等.大尺寸通风管网中障碍物对瓦斯爆炸冲击波传播特性影响的数值模拟[Ｊ].中国安全生产科学技术ꎬ２０１９ꎬ１５(２):９９￣１０４.ＭＥＮＧＹＦꎬＤＯＮＧＭＸꎬＺＨＡＯＤＦꎬｅｔａｌ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｏｎｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｃｈａｒａｃ￣ｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅｃａｕｓｅｄｂｙｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎｉｎｌａｒｇｅｓｉｚｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｐｉｐｅｎｅｔｗｏｒｋ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ１５(２):９９￣１０４. [５]㊀ＧＡＯＫꎬＬＩＳＮꎬＬＩＵＹＪꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅｏｂｓｔａ￣ｃｌｅｓｏｎｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｉｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｃｏａｌｍｉｎｅ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｓｓＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎬ２０２１ꎬ１４９:３６２￣３６９.[６]㊀乔征龙ꎬ马恒ꎬ邓立军.基于Ｃｈａｒｌｅｔｔｅ模型的柔性障碍物对瓦斯爆炸的影响研究[Ｊ].安全与环境学报ꎬ２０２２ꎬ２２(５):２４２０￣２４２７.ＱＩＡＯＺＬꎬＭＡＨꎬＤＥＮＧＬＪ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｉｎｆ￣ｌｕｅｎｃｅｏｆｓｍａｌｌｓｐａｃｅｆｌｅｘｉｂｌｅｏｂｓｔａｃｌｅｓｏｎｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＣｈａｒｌｅｔｔｅｍｏｄｅｌ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎ￣ｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２０２２ꎬ２２(５):２４２０￣２４２７.[７]㊀郑凯ꎬ蒋军成ꎬ邢志祥ꎬ等.基于简化反应机理的甲烷￣空气爆炸增厚火焰大涡模拟[Ｊ].化工学报ꎬ２０２１ꎬ７２(１１):５８６７￣５８７４.ＺＨＥＮＧＫꎬＪＩＡＮＧＪＣꎬＸＩＮＧＺＸꎬｅｔａｌ.Ｌａｒｇｅｅｄｄｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｍｅｔｈａｎｅ￣ａｉｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｕｓｉｎｇｔｈｉｃｋｅｎｅｄｆｌａｍｅｍｏｄｅｌｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈｒｅｄｕｃｅｄｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ[Ｊ].ＣＩ￣ＥＳＣＪｏｕｒｎａｌꎬ２０２１ꎬ７２(１１):５８６７￣５８７４. [８]㊀郭实龙ꎬ卫旭涛ꎬ张猛ꎬ等.基于多步反应机理的增厚层流预混火焰结构分析[Ｊ].工程热物理学报ꎬ２０１８ꎬ３９(１１):２５７３￣２５７７.ＧＵＯＳＬꎬＷＥＩＸＴꎬＺＨＡＮＧＭꎬｅｔａｌ.Ｔｈｉｃｋｅｄｌａｍｉｎａｒｐｒｅｍｉｘｅｄｆｌａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｓｔｅｐｒｅａｃ￣ｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｈｅｒｍｏｐｈｙ￣ｓｉｃｓꎬ２０１８ꎬ３９(１１):２５７３￣２５７７.[９]㊀周宁ꎬ戴瑶瑶ꎬ李雪ꎬ等.开口率对置障管道火焰传播特性影响模拟[Ｊ].高校化学工程学报ꎬ２０２０ꎬ３４(６):１４０１￣１４０８.ＺＨＯＵＮꎬＤＡＩＹＹꎬＬＩＸꎬｅｔａｌ.Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｐｅｒｔｕｒｅｒａｔｉｏｏｎｆｌａｍｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｏｆｂａｒｒｉｅｒｐｉｐｅｌｉｎｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＣｈｉｎｅｓｅＵｎｉｖｅｒ￣ｓｉｔｉｅｓꎬ２０２０ꎬ３４(６):１４０１￣１４０８.[１０]㊀刘冲ꎬ杜扬ꎬ梁建军ꎬ等.含双侧分支受限空间油气爆炸火焰行为与超压特性大涡模拟[Ｊ].爆炸与冲击ꎬ２０２０ꎬ４０(６):０６４２０２.ＬＩＵＣꎬＤＵＹꎬＬＩＡＮＧＪＪꎬｅｔａｌ.Ｌａｒｇｅｅｄｄｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｇａｓｏｌｉｎｅ/ａｉｒｍｉｘｔｕｒｅｅｘｐｌｏｓｉｏｎｉｎａｓｅｍｉ￣ｃｏｎｆｉｎｅｄｓｐａｃｅｗｉｔｈｂｉｌａｔｅｒａｌｂｒａｎｃｈｅｓ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋＷａｖｅｓꎬ２０２０ꎬ４０(６):０６４２０２.[１１]㊀ＣＨＡＲＬＥＴＴＥＦꎬＭＥＮＥＶＥＡＵＣꎬＶＥＹＮＡＮＴＥＤ.Ａｐｏｗｅｒ￣ｌａｗｆｌａｍｅｗｒｉｎｋｌｉｎｇｍｏｄｅｌｆｏｒＬＥＳｏｆｐｒｅｍｉｘｅｄ６４ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第２期ｔｕｒｂｕｌｅｎｔｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎＰａｒｔＩ:ｎｏｎ￣ｄｙｎａｍｉｃｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｉｎｉｔｉａｌｔｅｓｔｓ[Ｊ].ＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎａｎｄＦｌａｍｅꎬ２００２ꎬ１３１(１/２):１５９￣１８０.[１２]㊀温小萍ꎬ余明高ꎬ邓浩鑫ꎬ等.小尺度受限空间内瓦斯湍流爆燃大涡模拟[Ｊ].化工学报ꎬ２０１６ꎬ６７(５):１８３７￣１８４３.ＷＥＮＸＰꎬＹＵＭＧꎬＤＥＮＧＨＸꎬｅｔａｌ.Ｌａｒｇｅｅｄｄｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｇａｓｔｕｒｂｕｌｅｎｔｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎｉｎｓｍａｌｌ￣ｓｃａｌｅｃｏｎｆｉｎｅｄｓｐａｃｅ[Ｊ].ＣＩＥＳＣＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１６ꎬ６７(５):１８３７￣１８４３.[１３]㊀王公忠ꎬ张建华ꎬ李登科ꎬ等.障碍物对预混火焰特性影响的大涡数值模拟[Ｊ].爆炸与冲击ꎬ２０１７ꎬ３７(１):６８￣７６.ＷＡＮＧＧＺꎬＺＨＡＮＧＪＨꎬＬＩＤＫꎬｅｔａｌ.Ｌａｒｇｅｅｄｄｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｉｍｐａｃｔｅｄｏｂｓｔａｃｌｅ ｓｅｆｆｅｃｔｓｏｎｐｒｅｍｉｘｅｄｆｌａｍｅ ｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋＷａｖｅｓꎬ２０１７ꎬ３７(１):６８￣７６.[１４]㊀徐阿猛ꎬ陈学习ꎬ贾进章.障碍物对瓦斯爆炸冲击波传播的影响研究[Ｊ].中国安全科学学报ꎬ２０１９ꎬ２９(９):９６￣１０１.ＸＵＡＭꎬＣＨＥＮＸＸꎬＪＩＡＪＺ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｓｏｎｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎｓｈｏｃｋｗａｖｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ[Ｊ].ＣｈｉｎａＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃｅＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１９ꎬ２９(９):９６￣１０１.[１５]㊀温小萍ꎬ苏腾飞ꎬ王发辉ꎬ等.置障条件下含氢瓦斯爆炸特性试验[Ｊ].安全与环境学报ꎬ２０１９ꎬ１９(２):４８１￣４８７.ＷＥＮＸＰꎬＳＵＴＦꎬＷＡＮＧＦＨꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｅｘｐｌｏｓｉｏｎｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｇａｓｗｉｔｈｈｉｇｈｌｙｈｙｄｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔａｔｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２０１９ꎬ１９(２):４８１￣４８７.[１６]㊀余明高ꎬ袁晨樵ꎬ郑凯.管道内障碍物对加氢甲烷爆炸特性的影响[Ｊ].化工学报ꎬ２０１６ꎬ６７(１２):５３１１￣５３１９.ＹＵＭＧꎬＹＵＡＮＣＱꎬＺＨＥＮＧＫ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎａｄｄｉｔｉｏｎｏｎｅｘｐｌｏｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇａｓｕｎｄｅｒｃｏｎｄｉ￣ｔｉｏｎｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｓ[Ｊ].ＣＩＥＳＣＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１６ꎬ６７(１２):５３１１￣５３１９.[１７]㊀ＩＢＲＡＨＩＭＳＳꎬＧＵＢＢＡＳＲꎬＭＡＬＡＬＳＥＫＥＲＡＷ.Ａｐａｒａｍｅｔｒｉｃｓｔｕｄｙｏｎｌａｒｇｅｅｄｄｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｕｒｂｕｌｅｎｔｐｒｅｍｉｘｅｄｆｌａｍｅｓ[Ｃ]//ＭＩＳＨＲＡＤＰꎬＲＥＤＤＹＫＶＫ.Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ８ｔｈＡｓｉａ￣ＰａｃｉｆｉｃＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＣｏｍｂｕｓ￣ｔｉｏｎ.ＨｙｄｅｒａｂａｄꎬＩＮꎬ２０１０:８７￣９４.[１８]㊀刘玉姣ꎬ高科ꎬ贾进章.基于ＨＬＬＣ算法的连通器瓦斯爆炸模拟研究[Ｊ].中国安全科学学报ꎬ２０１８ꎬ２８(１２):６５￣７０.ＬＩＵＹＪꎬＧＡＯＫꎬＪＩＡＪＺ.ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎｉｎｅｎｃｌｏｓｅｄｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｖｅｓｓｅｌｂａｓｅｄｏｎＨＬＬＣａｌｇｏｒｉｔｈｍ[Ｊ].ＣｈｉｎａＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃｅＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１８ꎬ２８(１２):６５￣７０.[１９]㊀丁浩青ꎬ温小萍ꎬ邓浩鑫ꎬ等.障碍物条件下纳米ＳｉＯ２粉体抑制瓦斯爆炸特性[Ｊ].安全与环境学报ꎬ２０１７ꎬ１７(３):９５８￣９６２.ＤＩＮＧＨＱꎬＷＥＮＸＰꎬＤＥＮＧＨＸꎬｅｔａｌ.ＳｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＳｉＯ２ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓａｇａｉｎｓｔｔｈｅｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２０１７ꎬ１７(３):９５８￣９６２.[２０]㊀温小萍.瓦斯湍流爆燃火焰特性与多孔介质淬熄抑爆机理研究[Ｄ].大连:大连理工大学ꎬ２０１４.ＷＥＮＸＰ.Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｔｕｄｙｏｎｆｌａｍｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａｑｕｅｎｃｈｉｎｇｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｇａｓｔｕｒｂｕｌｅｎｔｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ[Ｄ].Ｄａｌｉａｎ:ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏ￣ｌｏｇｙꎬ２０１４.[２１]㊀ＹＡＮＧＸＦꎬＹＵＭＧꎬＺＨＥＮＧＫꎬｅｔａｌ.Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎ￣ｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｐｒｅｍｉｘｅｄｓｙｎｇａｓ/ａｉｒｆｌａｍｅｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇａｃｒｏｓｓａｎｏｂｓｔａｃｌｅｉｎｃｌｏｓｅｄｄｕｃｔ[Ｊ].Ｆｕｅｌꎬ２０２０ꎬ２６７:１１７２００.[２２]㊀余明高ꎬ马梓茂ꎬ韩世新ꎬ等.障碍物阻塞率梯度对甲烷爆炸特性影响研究[Ｊ].化工学报ꎬ２０２１ꎬ７２(１０):５４３０￣５４３９.ＹＵＭＧꎬＭＡＺＭꎬＨＡＮＳＸꎬｅｔａｌ.Ｓｔｕｄｙｏｎｉｎｆ￣ｌｕｅｎｃｅｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｂｌｏｃｋａｇｅｒａｔｅｇｒａｄｉｅｎｔｏｎｍｅｔｈａｎｅｅｘｐｌｏｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ[Ｊ].ＣＩＥＳＣＪｏｕｒｎａｌꎬ２０２１ꎬ７２(１０):５４３０￣５４３９.７４２０２３年４月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀变阻障碍物对管道内瓦斯爆炸的影响㊀马㊀恒ꎬ等㊀㊀㊀㊀。
大口径高压管道物理爆炸冲击波传播规律的试验研究
大口径高压管道物理爆炸冲击波传播规律的试验研究
程良玉;龙源;毛益明;徐全军;纪冲;吴建源
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2017(036)022
【摘要】根据动态测试理论,构建基于DH5960的网络动态信号测试分析系统,开展直径为1 422 mm的大口径全尺寸高压气体管道爆炸试验.获取各测点空气冲击波的P(t)曲线,经小波变换滤波后采用最小二乘法对冲击波在空间上的传播特性进行数值拟合,得到了衰减曲线和衰减公式.对比试验组和对照组的冲击波曲线,发现高压管道物理爆炸空气冲击波在近地面自由场的传播具有非圆形波阵面的特征.【总页数】6页(P40-44,117)
【作者】程良玉;龙源;毛益明;徐全军;纪冲;吴建源
【作者单位】陆军工程大学野战工程学院,南京210007;陆军工程大学野战工程学院,南京210007;陆军工程大学野战工程学院,南京210007;陆军工程大学野战工程学院,南京210007;陆军工程大学野战工程学院,南京210007;陆军工程大学野战工程学院,南京210007
【正文语种】中文
【中图分类】O383;X937
【相关文献】
1.乳化炸药水中爆炸冲击波传播规律试验研究 [J], 赵根;季荣;郑晓宁;王文辉;吴从清
2.方形坑道内爆炸冲击波传播规律 [J], 张玉磊; 王胜强; 袁建飞; 张俊锋; 李尚青
3.刚性地面对爆炸冲击波传播规律的影响 [J], 吴赛; 赵均海; 张冬芳; 王娟
4.竖井横通道爆炸冲击波传播规律试验研究 [J], 孙中博;王海亮;贺晨;陈国防;刘涛
5.瓦斯爆炸冲击波在不同通风管网中的传播规律试验研究 [J], 王春林;杜鹃
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
煤矿掘进巷道内瓦斯爆炸冲击波的超压预测
煤矿掘进巷道内瓦斯爆炸冲击波的超压预测刘涛;贾进章【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2017(44)5【摘要】In this paper, the overpressure prediction model of gas explosion shock wave in the excavation roadway was established by using the theory of explosion similarity, based on the overpressure law of the explosive blast wave in the infinite space and by taking the factors such as the gas concentration, the cross-section area of the roadway, the propagation distance of shock wave and the volume of mixture into account. The relationship of the overpressure and gas concentration, the propagation distance of shock wave and the volume of the gas-air mixture was fitted according to some experiment data. The model was verified by the experiment cases, and the results showed that the model data was fairly close to that of the experiment ones.%运用爆炸相似理论,在无限空间中炸药爆炸冲击波的超压规律基础上,考虑瓦斯浓度、巷道截面积、冲击波传播距离、混合物体积等因素,建立了煤矿掘进巷道内瓦斯爆炸冲击波的超压预测模型.根据一定的实验数据,拟合出超压与瓦斯浓度、冲击波传播距离,以及与瓦斯—空气混合物体积之间的关系.通过实例对该模型进行验证,结果表明模型预测数据与实验数据比较吻合.【总页数】4页(P18-20,29)【作者】刘涛;贾进章【作者单位】辽宁工程技术大学基础教学部,辽宁葫芦岛125105;矿山热动力灾害及防治教育部重点实验室,辽宁葫芦岛125105;辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁葫芦岛125105;矿山热动力灾害及防治教育部重点实验室,辽宁葫芦岛125105【正文语种】中文【中图分类】TD712+.7;X932【相关文献】1.煤矿瓦斯爆炸冲击波超压峰值的预测模型 [J], 孙建华;赵景礼;魏春荣;张锦鹏;谢尚2.煤矿瓦斯爆炸后巷道内超压及温度分布规律研究 [J], 吕伟新;刘宝;王磊3.全尺寸独头巷道内瓦斯爆炸超压预测模型 [J], 梁云峰;周心权;张九零;邵劭4.瓦斯爆炸冲击波超压的衰减规律 [J], 曲志明;周心权;王海燕;马洪亮5.巷道瓦斯爆炸冲击波峰值超压规律的研究 [J], 居江宁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《2024年中尺度瓦斯爆炸试验管道测试系统调试与分析》范文
《中尺度瓦斯爆炸试验管道测试系统调试与分析》篇一一、引言随着对瓦斯爆炸事故研究的深入，中尺度瓦斯爆炸试验管道测试系统逐渐成为瓦斯安全研究领域的重要工具。
该系统能够模拟实际瓦斯爆炸环境，为瓦斯爆炸的机理研究、安全防护措施的制定以及相关设备的性能测试提供重要依据。
本文旨在介绍中尺度瓦斯爆炸试验管道测试系统的调试过程、系统分析以及相关实验结果。
二、系统概述中尺度瓦斯爆炸试验管道测试系统主要由试验管道、燃气供应系统、点火系统、监控与数据采集系统等组成。
试验管道是进行瓦斯爆炸试验的主要场所，燃气供应系统为试验提供稳定的气源，点火系统用于引发瓦斯爆炸，监控与数据采集系统则负责实时监测试验过程中的各项参数，并采集相关数据。
三、系统调试1. 硬件调试在系统硬件调试阶段，主要对试验管道、燃气供应系统、点火系统以及监控与数据采集系统进行检测与校准。
确保各部分设备正常运行，各项参数设置准确。
同时，对系统的密封性能进行检测，确保在试验过程中无气体泄漏。
2. 软件调试软件调试主要包括监控与数据采集系统的程序调试。
通过编写或优化程序，确保系统能够实时、准确地监测试验过程中的各项参数，并能够及时将数据传输至计算机进行分析与处理。
此外，还需对软件进行稳定性测试，确保在长时间运行过程中不会出现程序崩溃或数据丢失等问题。
四、系统分析1. 试验管道分析试验管道是中尺度瓦斯爆炸试验的核心部分。
通过对不同尺寸、不同材质的试验管道进行测试，分析其对瓦斯爆炸的影响。
包括管道内气体的流动特性、爆炸传播速度、压力变化等方面的研究。
这些数据对于了解瓦斯爆炸的机理、制定安全防护措施具有重要意义。
2. 燃气供应系统分析燃气供应系统是保证试验顺利进行的关键。
通过对燃气供应系统的压力、流量、稳定性等方面进行测试，分析其对瓦斯爆炸试验的影响。
同时，还需对燃气成分进行检测，确保燃气符合试验要求。
3. 监控与数据采集系统分析监控与数据采集系统负责实时监测试验过程中的各项参数并采集相关数据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
瓦斯爆炸瞬 间， 管道 内坐标分别为 Ａ （ Ｏ ， ０， ２ ） ， ８ （ ０ ， ０， ４ ） 测点 的压 力瞬间达 到峰值 ， 之后测 点Ａ， 曰的压力逐渐减小直至趋近
于某 一稳定值． 而初 始压 力为大气压 的测 点 ｃ （ ｏ ， ０， ６ ） ， Ｄ（ ０ ， ０ ， ８ ） ， Ｅ（ ０ ， ０ ， １ ０ ） 依次达到超压峰值 后逐渐地衰 减趋近于 大气
Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ ｉ ｎ ｔ ｕ ｂ ｅ ｓ
ｇ ａ ｓ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｈ ａ ｓ ｓ ｏ ｍｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｓ ｏ ｂ ｒ ａ ｏ ｆ ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ ｗａ ｖ ｅ ，ｎ ａ ｍｅ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｒ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｏ ｆ ｉ ｓ ｏ ｂ ｒ ａ ｉ ｓ
１ ６
矿业 工 程 研 究
２ ０ １ ６年第 ３ １ 卷
瓦斯爆 炸 是我 国煤 炭开采 过程 中最 为严 重 的 自然 灾 害之 一 ， 尤其 是 特 别重 大 瓦 斯爆 炸 事 故 导致 众 多
人员伤亡 、 巷道设备严重破坏和巨大财产损失 ， 造成不 良的社会影响…． 为了有效地预防和控制煤矿井下 瓦斯爆炸事故 ， 国内外专家通过不同的方法对瓦斯爆炸传播特性及机理方面进行了大量的研究 ， 并取得 了 显 著 的成果 ． 司荣军 针对 实验 管道 和大 型试 验巷 道 ， 分别 考察 了不 同点 火 能量 、 不 同体积 量 和 不 同浓 度 ３ 个 因素对管道和巷道 内瓦斯爆炸的传播规律的影响， 为煤矿 的抑爆装备的研究和开发提供 了重要 的理 论依据． 徐景德等 以实验研究结果为基础 ， 对矿井瓦斯进行了数值模拟和理论分析． 文献 ［ ４ ］ 研究表 明 流固耦合效应对爆炸荷载的影响较小． 文献 ［ ５ ］ 表明固体变形或运动会对反射超压造成一定 的影响， 流固 耦 合 效应 不可 忽视 ． 许多 学者 。 。 对受 限空 间 内部 爆 炸 流场 的分 布 和演 化 进行 了相 关 的研 究 ， 并得 出一 些非 常有 价值 的结 论． 上 述分 析研 究成 果对 管道 内爆 炸 冲击波 传播 特性 分析 具有 非常 重要 的价值 ， 但 是 由 于煤 矿井 下环 境 的复杂 性 ， 瓦斯爆 炸属 于非 点源 爆炸 ， 和 以上研 究 还是 存 在一 定 的 区别 ． 文献［ １ ０］ 研 究表 明瓦斯浓 度 在 ９ ． ５ ％ 时爆 炸 ， 产 生 的爆 炸 速度 和爆 炸 冲 击波 压 力都 达 到最 大 ． 为此 ， 本 文采 用 动力 学 分 析 软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ／ Ｌ Ｓ— Ｄ Ｙ Ｎ Ａ建 立 管道 瓦斯 爆 炸模 型 ， 基 于 ＡＬ Ｅ算 法 对浓 度为 ９ ． ５ ％瓦斯 爆 炸进 行仿 真 分析 ， 期望得出管道 内瓦斯爆炸有益结论 ， 为预防瓦斯爆炸事故 的发生 、 降低瓦斯爆炸事故灾害损失提供理论依 据 和技术 指导 ．
Ｖｏ １ ． ３１ Ｎｏ． ３ Ｓ ｅ ｐ ｔ ．２ ０１ ６
管 道 内瓦斯 爆 炸 冲 击 作 用 特 性 数 值 模 拟 研 究
柳 伟 ， 叶青 ＇ ， 伍 堂锐
（ １ ． 湖南科 技大学 能源与安全工程学 院， 湖南 湘潭 ４ １ １ ２ ０ １ ； ２ ． 湖南科技大学 煤矿安全开采技术湖南省重 点实 验室 ， 湖南 湘潭 ４ １ １ ２ ０ １ ）
第３ １卷 第 ３期
２ ０ １ ６年 ９月
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ ３ ５ ８ ２ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ６ ７ ４—５ ８ ７ ６ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ３ ． ０ ０ ３
矿业 工程 研究
Ｍｉ ｎ ｅｒ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅｒ ｉ ｎ ｇ Ｒｅ ｓ ｅ ａｒ ｃ ｈ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｍａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ ｉ ｎ ｔ ｕ ｂｅ ｓ，ｉ ｎ ｄ ｕｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｇ ａ ｓ ｗｈ ｏ ｓ ｅ
压力 ． 因此 ， 在耦合和解耦合 的 ２种 情况 下， 不 同测点的超 压 时程 曲线 走势基本 一致． 在解 耦合条 件下 ， 管道 轴 向同心 环等 压 线以均匀 圆环 的形 式向开 Ｉ ＝ ／ 方 向传 播 ； 在 耦合 条件下 ， 管道 轴 向同心环等 压线 以紊乱 的等压 线分布形 式 向开 口端传播．
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６— ０ ３—２ ６
基金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目（ ５ １ ３ ７ ４ ０ ０ ３ ； ５ １ ０ ０ ４ ０ ４ ８ ） ； 湖南省 自然科学基金资助项 目（ １ ４ Ｊ Ｊ ２ ０ ９ ２ ） 通信 作者 ， Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ：ｃ ｕ ｍｔ ｙ ｅ ｑ ｉ ｎ ｇ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
摘 要 ： 为 了掌握 管道 内瓦斯爆炸冲 击作用特性 ， 利用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ／ Ｌ Ｓ—Ｄ Ｙ Ｎ Ａ对浓度为 ９ ． ５ ％， 填 充长度为 ５ １ Ｔ Ｉ 的瓦斯在
管道 内爆炸产生冲击作用进行 了数值模 拟 ， 分析 了耦合效应对 管道 内瓦斯爆 炸流场和 冲 击波超压 的影 响． 研 究结果表 明：
ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ９ ． ５ ％ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｆ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｎ ｔ ｕ ｂ ｅ ｓ ｉ ｓ ５ ｍ ．ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ＡＮ Ｓ ＹＳ ／ Ｌ Ｓ—ＤＹＮ Ａ． Ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｒ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｆ ｏ ｗ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ
ｓ ｕ ｄ ｄ ｅ ｎ ｌ ｙ ， ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｙ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ ｏ ａ ｓ ｔ ｅ ａ ｄ ｙ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｌ ｌ ｙ ，ｗ ｈ ｉ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ Ｃ（ ０ ， ０ ， ６ ） ， Ｄ（ ０ ， ０ ， ８ ）ａ ｎ ｄ Ｅ（ Ｏ， ０ ， １ ０ ）ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ａ ｔ ｍ ｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｉ ｒ ｃ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｂ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｙ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｅ ｓ ｔ ｏ ｏ ｖ ｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｐ ｅ ａ ｋ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ
ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｔ ｓ ｔ ｏ ｗａ ｒ ｄ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｎ ｄｅ ｒ ｔ ｈｅ ｄ ｏ ｗｎ ｌ ｏ ａ ｄ ｃ ｏ ｕ ｐｌ ｉ ｎｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｍ ｒ ｏ ｆ ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍｌ ｙ ｃ ｉ ｒ ｃ ｌ ｅ，ｂｕ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｍ ｒ ｏ ｆ ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｉ ｓ ｏ ｂａ ｒ ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐｌ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｓ ｏ，ｔ ｈｅ ｌｕ ｆ ｉ ｄ —ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ
ｃ ｈ ａ ｎｇ ｅ ｄ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｔ ｕ ｂ ｅ ｓ；ｇ ａ ｓ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ；ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｉｅ ｆ ｌ ｄ；ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ ｗａ ｖ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ；ｎ ｕ ｍｅ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｌ Ｉ Ｕ Ｗｅ ｉ ， Ｙ Ｅ Ｑ ｉ ｎ ｇ ， ＷＵ Ｔ ａ ｎ ｇ ｒ ｕ ｉ
（ １ ．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈｕ ｎ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｘ ｉ ａ ｎ ｇ ｔ ｎ ａ ４ １ １ ２ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ Ａ（ ０， ０ ， ２ ） ， ａ ｎ ｄ Ｂ（ ０， ０ ， ４ ） ， ａ ｒ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｇ ａ ｓ ｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ｔ ｕ ｂ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｅ ｓ ｔ ｏ ｐ ｅ ａ ｋ
因此， 瓦斯爆 炸流固耦合效应对冲 击波等压 线的分布有一定 的影响 ， 即改变流场分布． 关键 词 ： 管道 ； 瓦斯爆 炸； 爆炸流场 ； 冲击波超压 ； 数值 模拟 中图分 类号 ： Ｔ Ｄ ７ １ ２ ． ７ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ４— ５ ８ ７ ６ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ３— ０ ０ １ ５— ０ ６