瓦斯爆炸运动火焰生成压力波的数值模拟

合集下载

瓦斯爆炸在封闭管道内冲击振荡特征的数值模拟

Ｚｈａ－ｅ，ＨＵＣｕｎｉｊ删
Ｂｉｕｎ，ＩＮｉｇｙｕ，ａ— ａＪＡＧＢｎ．ｏｑ
Ｑａｉｎ，
（．ＦｃｌｆａｔＥｇｎｅｉ，ｈｎｎｖｒｉｆｎｎ１ａｕｔｏｆｙｎｉｅｒｇＣｉａＵｉｅｓｙｏＭｉｉｙＳｅｎｔｇ＆ＴｃｎｌｙＸｚｏ２１，Ｃｉａｅｈｏｇ，ｕｈｕ２１ｏ１６ｈｎ；２ｔｅＫｙＬｂｒｔｙｏｏｌｅｏｒｅｎａｎｎ，ｕｈｕ２０８ｈｎ）．ＳａｅａｏａｒｆａＲｓｕｃｓｄＳｆＭｉｇＸｚｏ１０，ＣｉａｔｏＣａｅｉ２
ｐｅｓｒｎｔｅｄｒｃｉｎｏｘｌｓｏｏｇｔｏｓｈｇｅｈｎｉｔｅｗｏｄｒｃｉｎ．ＴｈｂｖｅｕｔｘｌｉｙｔｒｓｕｅｉｈｉｅｔｏｆｅｐｏｉｎｐｒｐａａｉｎｉｉｈｒｔａｎｏｈｒｔｉｅｔｓｏｅａｏｅｒｓｌｓｅｐａｎｗｈｈｅｅｐｌｓｏａｇｓｍｏｅｖｏｅｔｉｔｅｌｍｉｅｐｃｓｈａｎｏｅｙｔｍｓＴｈｅｕｔｇｖｕｄｎｃｏｘｏｉｎｘｏｉｎｄｍａｅｉｒｉｌｎｎｈｉｔｄｓａｅｔｎｉｐｎｓｓｅ．ｅｒｓｌｓｉｅｇｉａｅｆｒｅｐｌｓｏｐｒｖｎｉｎａｄｃｎｒｌｉｈｉｔｄｓｃｓｅｅｔｎｏｔｏｎｔｅｌｅｐａｅ．ｏｍｉ
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

封闭平直管道内瓦斯爆燃特性的数值模拟

封闭平直管道内瓦斯爆燃特性的数值模拟煤炭是当前我国的主体能源,在煤炭开采过程中,瓦斯爆炸事故时有发生,给国民经济带来巨大损失。

一次爆炸发生后如果不能及时进行通风,隔绝爆炸区域,则极易引发二次爆炸。

一次爆炸后会使巷道内形成高温高压的环境,爆炸冲击波会造成涵洞坍塌,破坏各类生产设备造成巷道堵塞。

当前,针对瓦斯爆炸传播过程的研究已经有很多,但以二次爆炸为研究背景的很少,考虑燃料温度和环境压力对爆炸过程影响的研究较少,障碍物对爆炸过程影响的研究还不够全面,缺乏多因素耦合条件下对爆炸过程影响的研究,进一步加深对瓦斯爆炸过程的研究有着重要的现实意义。

本文以长18m,宽0.2m的二维封闭平直管道为研究对象,利用FLUENT软件对弱点火源引发下的管道内瓦斯爆燃过程进行了数值模拟。

首先,以文献中实验资料为依据,对文献中的实验进行了模拟仿真,模拟数据和实验数据吻合性较好,验证了计算模型和参数设置的合理性。

其次,在进行了网格无关性验证的基础上,研究了二次爆炸发生时常见的因素对火焰传播过程和爆燃特性的影响,分别研究了燃料温度、环境压力、管道阻塞率、障碍物位置和障碍物长度对火焰传播过程和爆燃特性的影响。

最后,设计了两组正交试验,研究了多因素耦合条件下对瓦斯爆燃过程的影响。

数值计算的结果表明:随着燃料温度的提高,爆燃进程缩短,压力峰值变小,温度峰值变大;随着环境压力的提高,爆燃进程缩短,壁面火焰的拉伸程度变大,压力峰值变大,温度峰值变大;随着管道阻塞率增大,爆燃进程缩短,障碍物对火焰阵面造成的湍流度增大,压力峰值在较小阻塞率时增大,当阻塞率过大时开始减小,但变化幅度较小;障碍物设置在层流燃烧区域时,会增加火焰形态的不平衡性,后期不再形成郁金香形火焰,对火焰的加速效果变差,障碍物设置在湍流燃烧区域时,离点火源越近则对火焰的加速效果越好;障碍物长度适当延长,会进一步增大火焰阵面获得的湍流度,但障碍物过长时,湍流动能会在障碍物中后端快速耗散,从而减弱对火焰的加速效果;通过两组正交试验发现,在燃料温度、环境压力和阻塞率三者耦合条件下,燃料温度对火焰加速效果的影响最大,阻塞率在三者中影响最小,在阻塞率、障碍物位置、障碍物长度三者耦合条件下,障碍物位置对火焰加速效果的影响最大,阻塞率在三者中影响最小。

瓦斯爆炸火焰结构与压力波的耦合规律

第６４卷
第１Ｏ期
化
工学报
ＶｏＩ＿６４ＮＯ．１０
Ｏｃｔｏｂｅｒ２０１３
２０１３年１Ｏ月
ＣＩＥＳＣＪｏｕｒｎａ１
瓦斯爆炸火焰结构与压力波的耦合规律
温小萍。，建军。，解茂昭。
。ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ｃｏｕｐｌｅｄｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｆｌａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ
ｗａｖｅｏｆｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０４３８ — １１５７．２０１３．１０．０５２
中图分类号：ＴＤ７１２
文献标志码：Ａ
文章编号：０４３８ —１Ｉ５７（２０１３）１０ —３８７１ —０７
ｅｘｐｌｏｓｉｏｎｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｉｆｔｈｅｒｅｗａｓｎｏｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｆｌａｍｅｆｒｏｎｔｗａｓａｌｗａｙｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍｏｏｔｈａｎｄｉｔｓｓｈａｐｅｇｒａｄｕａｌｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｏａｆｉｎｇｅｒ — ｌｉｋｅｓｈａｐｅｆｒｏｍｉｎｉｔｉａｌｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅａｐｐｅａｒａｎｃｅ，ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇａｐｅａｋｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ３．９ｋＰａ．Ｉｆｔｈｅｒｅｗｅｒｅｃｅｎｔｒａｌｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｏｂｓｔａｃｌｅｓ，ｆｌａｍｅｆｒｏｎｔｃｈａｎｇｅｄｉｎｔｏａｔｏｎｇｕｅ — ｌｉｋｅｓｈａｐｅ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙｉｎｔｏｗａｖｅ — ｌｉｋｅｓｈａｐｅ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎａｐｅａｋｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ１２．５ｋＰａ．Ｗｉｔｈｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｏｂｓｔａｃｌｅｓｏｎｂｏｔｈｌｅｆｔａｎｄｒｉｇｈｔｗａｌｌｓ，ｆｌａｍｅｆｒｏｎｔｇａｖｅｒｉｓｅｔｏａｍｕｓｈｒｏｏｍ— ｌｉｋｅｓｈａｐｅａｎｄａｔｌａｓｔｔｏＣｈｒｉｓｔｍａｓｔｒｅｅｓｈａｐｅ，ｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｐｅａｋｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ１１．４ｋＰａ．Ｏｎｃｅｆｌａｍｅｓｈａｐｅｗａｓｆｏｌｄｅｄｏｒｃｕｒｌｅｄ，ｆｌａｍｅｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｂｕｒｎｅｄａｎｄｕｎｂｕｒｎｅｄｇａｓｍｉｘｔｕｒｅｓｗｅｒｅｂｌｅｎｄｅｄｒａｐｉｄｌｙ，ＳＯｔｈａｔｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｃｌａｒｉｆｉｅｄｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｆｌａｍｅｓｈａｐｅｓｗｉｔｈｔｒａｎｓｉｅｎｔｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ．

瓦斯煤尘爆炸火焰传播机理的光学测量系统研究_张莉聪

瓦斯煤尘爆炸火焰传播机理的光学测量系统研究¹张莉聪º徐景德(华北科技学院安全培训处,北京东燕郊 101601)摘要:为了研究管道瓦斯煤尘爆炸火焰传播的机理,确定表征瓦斯煤尘爆炸的主要物理量的变化特征,本文构建了瓦斯煤尘爆炸的光学实验测试系统。

光学窗口采用圆形玻璃窗口,流场显示采用基于激光的纹影系统。

在燃烧流场中,为获得清晰纹影照片,通过在光路中插入合适半带宽的滤光片滤除流场自发光。

关键词:瓦斯煤尘爆炸;火焰传播;光学测量中图分类号:TD712+171 文献标识码:A 文章编号:1672-7169(2010)02-0020-03分析矿井瓦斯煤尘爆炸事故原因可知,一般情况是由于瓦斯煤尘达到爆炸浓度界限,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害。

爆炸传播过程中火焰波的发展变化特性决定了爆炸事故破坏程度的大小,因此研究瓦斯煤尘爆炸火焰、冲击波传播规律尤显重要。

同时,利用先进的光学测量手段开展瓦斯煤尘灾害的发生机理、瓦斯煤尘爆炸的特性及其演化传播规律的研究有着广泛而深远的意义。

1 总体设计在煤矿井下,虽然任何地点都有瓦斯煤车爆炸的可能性,但大部分爆炸事故多发生在采煤与掘进工作面。

一般情况下,采掘工作面的巷道空间布置形式可以简化为一端封闭一端开口或两端开口的管道空间模型,本实验即基于这种管道空间模型开展研究的。

瓦斯煤车爆炸的实验测试系统如图1所示:主要包括:点火控制器、甲烷爆炸实验管道、泄压罐、爆炸压力及火焰数据测量系统、配气系统、激光器触发延时系统、激光纹影系统等。

管体主要包括点火段(点火法兰和点火段)、过渡段和实验段、真空舱(实验前抽真空)与管体通过膜片相连,以保证实验安全。

气路、数据采集电缆和电源线分别通过相互隔离的沟槽,并与充配气系统集成在控制台。

实验段和过渡段均设置专用光学窗口,用于流场显示和光谱测量(组分、温度)。

设计了多通道的压力(压电和压阻传感器)和火焰速度测量和数据采集系统。

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。

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。

瓦斯浓度对爆炸传播影响的数值模拟研究

０引言
体积界面上的连续性、系数、正源项的负斜率线性化、系数
ａ。
煤层开采过程伴随有瓦斯涌出，当瓦斯达到爆炸浓度界限并遇到火源容易引起爆炸，炸的火焰、爆压力波迅速传播，在传播过程中对人员生命安全和矿井设施造成损害。但是，在瓦斯爆炸极限范围内不同浓度的瓦斯其爆炸火焰、压力波的传播过程是不同的。为了采取有效的防爆、抑爆措施，减少爆炸造成的危害，研究瓦斯浓度对爆炸传播的影响是十分
（）１初始压力条件：点火区域超压设置为Ｐ＝１０ａ其０Ｐ，０
他区域超压为Ｐ＝００。
术规范的制定奠定理论基础。同时，为煤矿瓦斯爆炸事故调
查分析提供理论依据。１计算方法１１连续相计算方法．本研究利用有限体积法求解湍流爆炸流场的控制方程组。其中爆炸求解过程中同时计算流场控制方程和燃烧模
ｎｔｔｅｎａＪｌｍｒｓｕｅ０ｈｅｗｈｌｒｃｓ；ｇｓｃｎｅｔｔｏａｃｉｐｃｎｅｌｓｏｅｋｐｅｓｒｏｈｌｘｎｕｐｅｓｒｆｔｏｅｐｏｅｓａｏｃｎｒｉｈｓｍｕｈｍａｔｘｏｉｎｐａｒｓｕｅ．ａｎｏｐＫｅｏｄｇｓｃｎｅｔａｏｓｍｕａｉｐｅｓｒＶｅｌｉｎｆｍｅｙＷｒｓａｏｃｎｒｔｉｎｉｌｔｎｏｒｓｕｅｗｅｘｏｏａａｐｓｌ
ｔｅｈｎｗｅｋｎａｔｒｒｓｎｏ８ｆｅｐｖｌｅａｏｃｎｒｔｎｈｓｍｕｈｉｆｅｃｎｆａｐｅａｅｆｅｉｇｔ０ｌｅｉｌａｕ；ｇｓｃｎｅｔａｏａｉｃｎｕｎｅｏｌｍｅｓｅｄ；ｍａｉＲｎｐｅｓｒｔｅｐｏｉ０ｌｅｉｌｘｎＲｒｓｕｖａｘｌｏｓｌｃｓｓｎＩ

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４ｊ当
１计算方法
１１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
１２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，２１在０１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。

爆炸中应力波理论分析及数值模拟

爆炸中应力波理论分析及数值模拟摘要：利用质量守恒定理以及动量守恒原理，对爆炸过程进行分析，推导出应力波在爆炸过程中的传播规律：应力波的幅值，波形和传播速度都会随着介质到重要中心的距离的变化而改变，并且呈现衰减趋势。

并用ANSYS模拟球形装药的应力波传播，对上述传播规律进行说明。

关键词：爆炸应力波数值模拟The Theoretical Analysis and Numerical Modeling ofExplosive Stress WaveAbstract:Analysis explosion process with the law of the law of conservation of energy and the law of conservation of mass.Propagation rule of stress wave in the explosion process is deduced.The rule suggests amplitude,waveform and wave velocity all change along with the change of media’s distance to the center of the explosion,and show a trend of attenuation. Simulate stress wave of spherical charge by ANSYS and prove the rule mentioned above.Keywords: Explosion , Stress Wave,Numerical modeling 爆炸时炸药会突然在物理和化学性质上发生巨大变化，同时伴随着巨大能量的释放，在爆炸冲击波向外传播是对周围介质进行作用，所以能够认为是应力波在介质中传播的过程。

随着介质中质点距离爆炸中心的距离的不同，应力波呈现出不同的特性，在炸药中传播的是爆轰波，附近介质中为冲击波，随距离增大变为塑性波和弹性波。

21571863

７ｆｇＥ
ａ。ａｚ。ａ
一
。ａ２ａｚ。ａ。ａ
＋
‘
其中为气相反应源项
体，其工作原理是：点火后，火焰在管道中自左向右传播，在火焰的前方诱导出压力波，压力波在膜片上反射，当膜片处的压力大于破膜压力时，膜片破裂。实践证明许多燃烧导致的爆炸均与空间的受限有关，井巷道壁面和其间的矿车，门和密如矿风
系进行了数值模拟。在此基础上，模拟了氢氧燃烧驱动的破膜过程以及破膜前后压缩波、稀疏波对火焰阵面的影响；同时也详细研究了瓦斯爆炸过程中，压力波、火焰与障碍物的相互作用；通过实验和模拟验证了数学
模型和所编程序的可靠性。
力等参数，会导致燃烧速率下降，甚至会造成火焰熄灭。因此，如何使得上述过程匹配，保证稀疏波
既加速火焰面，又不至于造成火焰熄灭是我们研究问题的关键所在。
２数学模型
基于瓦斯爆炸物理过程和气体混合物流体力学方程，于气相多组分系统，对采用组分的连续方程代替总的连续性方程，建立了三维非定常、粘性、可压缩气体的ＮＳ控制方程，含有化学反 — 即：应的气相爆炸问题的数学模型＿：２Ｊ
维普资讯
第３卷
第１期
华北科技学院学报
２００６年３月
瓦斯爆炸火焰与压力波伴生关系的数值研究 ①
张莉聪 ②
（华北科技学院培训处，北京东燕郊１１０）０６１
摘要：从三维非定常守恒方程出发，采用５８步化学反应模型，瓦斯爆炸过程中火焰与压力波的伴生关对

瓦斯爆炸运动火焰生成压力波的数值模拟

瓦斯爆炸运动火焰生成压力波的数值模拟
首先，我们需要建立一个数学模型来描述气体爆炸运动火焰生成的压力波。

这个模型应该包括气体爆炸运动火焰的物理特性，如燃烧速率、温度、压力和密度等，以及它们之间的关系。

接下来，我们需要使用数值方法来求解这个模型，以计算气体爆炸运动火焰生成压力波的特性。

常用的数值方法包括有限差分法、有限元法和积分方法。

最后，我们需要使用计算机程序来实现上述数值方法，以获得气体爆炸运动火焰生成压力波的数值模拟结果。

这些计算机程序可以使用C++、Fortran或Python等编程语言编写。

通风管网中瓦斯爆炸火焰波传播特性三维数值模拟

第45卷增1煤炭学报Vol．45Supp．12020年6月JOUＲNAL OF CHINA COAL SOCIETYJune2020移动阅读董铭鑫，赵东风，尹法波，等．通风管网中瓦斯爆炸火焰波传播特性三维数值模拟［J ］．煤炭学报，2020，45（S1）：291－299．doi ：10．13225/j．cnki．jccs．2019．1173DONG Mingxin ，ZHAO Dongfeng ，YIN Fabo ，et al．Flame propagation characteristics of gas explosion in 3D ventila-tion pipe network by numerical simulation ［J ］．Journal of China Coal Society ，2020，45（S1）：291－299．doi ：10．13225/j．cnki．jccs．2019．1173通风管网中瓦斯爆炸火焰波传播特性三维数值模拟董铭鑫1，赵东风2，尹法波3，贾进章4（1.中国石油大学（华东）机电工程学院，山东青岛266580；2.中国石油大学（华东）化学工程学院，山东青岛266580；3.中国石油大学（华东）安全环保与节能技术中心，山东青岛266580；4.辽宁工程技术大学安全科学与工程学院，辽宁阜新123000）摘要：针对当前瓦斯爆炸传播规律研究主要集中在无通风状态的单条管路或简单分叉管路，对通风管网中的瓦斯爆炸传播研究极少的现状，采用数值模拟的方法，利用FLUENT 软件对三维通风管网模型进行模拟，并利用TECPLOT 360和OＲIGIN 软件对模拟数据进行处理，用于研究通风管网中瓦斯爆炸火焰波的传播特性。

研究结果表明：初期爆炸中火焰波的传播主要发生在瓦斯混合区且传播过程相对较慢；高温、高压发生耦合作用造成管网内左侧直管与底部直管的连接处发生二次爆炸，火焰波的传播速度快且传播路径复杂；通风动力恢复后，火焰波在管网内多因素的复合作用下重新进行传播；底部直管存在的多种结构变化，使得火焰波在其内部的传播过程中速度相对较慢且形态发生多次明显变化。

高海拔矿井掘进巷道瓦斯爆炸火焰传播规律数值模拟

第16卷第12期2020年12月中国安全生产科学技术Journal of Safety Science and TechnolovyVol. 16 No. 12Dec. 2020SoC 10. 11731/j. issn. 1673-193x. 2020. 12. 011高海拔矿井掘进巷道瓦斯爆炸火焰传播规律数值模拟**收稿日期：2020 -05 -31*基金项目：国家重点研发计划项目(2017YFC0804401 "'国家自然科学基金项目(51774169 #51574142)作者简介：刘学，硕士研究生，主要研究方向为矿井瓦斯爆炸％通信作者：刘剑，博士，教授，主要研究方向为矿井通风与防灭火％刘学1 ，刘剑1，2，曲敏1，2(1•辽宁工程技术大学安全科学与工程学院，辽宁葫芦岛125105 ；2•辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室，辽宁葫芦岛125105)摘要：为研究高海拔矿井瓦斯爆炸火焰传播规律，运用数值模拟方法，建立矿井掘进巷道瓦斯气体爆炸数学及物理模型，并对海拔高度为0 #1 000 #2 000 #3 000 #4 000 :时的爆炸火焰传播速度、温度和冲击波压力进行研究%结果表明：瓦斯浓度和聚集体积量一定的掘进巷道发生瓦斯爆炸时，随着海拔高度的升高，火焰传播速度增大，且海拔每升高1 000叫瓦斯气体聚集区和非聚集区的平均火焰传播速度分别增大4.7%和1.9%，掘进巷道内同一位置受到的瓦斯爆炸火焰最高冲击波压力随着海拔高度增加而显著降低#且呈二次函数关系#达到最大冲击波压力和最高火焰温度的时间缩短#最高爆炸火焰温度受海拔高度的影响较小％关键词：高海拔矿井；掘进巷道；瓦斯爆炸；火焰传播；数值模拟中图分类号：X936文献标志码:A 文章编号：1673 - 193X ( 2020) - 12 -0067 -05Numerical simulation on fame propagation laws of gas explosion in excavationroadway of high altitude minesLIU Xue 1#2 , LIU Jin 1#2 , QU Min 1 #2(1. College of Safety Science and Engineering # Liaoning Technical University # Huludao Liaoning 125105 # China ；2. Key Laboratory of Mine Thermo-motive Disaster and Prevention # Minist- of Education #Liaoning Technical University # Huludao Liaoning 125105 # China )Abstract : In order to study the flame propaaation laws of yas explosion in the high altitude mines # a numerical simulationmethod was used to establish the mathematical and physical models of yas explosion in the excavation roadway of mine , andthe explosion flame propaaation speed , temperature and shock wave pressure at the altitude of 0,1 000,2 000,3 000 m and 4 000 m were simulated and studied. The results showed that when the yas explosion occurred in the excavation roadway witha certain yas concentration and accumulated velume , the flame propaaation speed increased with the increase of altitude , andevery time the altitude increased by 1 000 m , the averaae flame propaaation speed in the yas accumulation area and non-cccu1mulation area increases by 4. 7% and 1.9% , respectively. The maximum shock wave pressure of the yas explosion flame atthe same location in the excavation roadway decreased sianificanEy with the increase of altitude , which presented a quadraticfunction relationship. The time to reach the maximum shock wave pressure and maximum flame temperature were shortenedcomparatively , and the maximum explosion flame temperature was less affected by the altitude.Key wois : high altitude mine ； excavation roadway ； yas explosion ； flame propaaation ； numerical simulation0引言随着矿产资源供求矛盾的加剧和国家西部大开发战略的深入实施，资源开采的关注点将转向我国西部高海拔地区％我国西部青藏高原地区蕴藏着丰富的矿产资源，但同时也伴随着极端恶劣的气候环境，尤其是低压缺氧，极大影响着资源开采的效率及安全％作为煤矿传统五大自然灾害之一的瓦斯爆炸事故一旦发生，造成的后果极为严重，掘进巷道作为井下最可能发生瓦斯大量涌出的位置，其瓦斯爆炸特性规律及・68・中国安全生产科学技术第16卷有效预防措施的研究是煤矿安全生产关注的重点*1-4+。

地下隧道瓦斯爆炸数值模拟研究

地下隧道瓦斯爆炸数值模拟研究随着城市化不断发展，地下隧道建设已经成为现代城市发展中不可或缺的一部分，它承载着城市交通以及其他基础设施的通道，同时也是经济发展的重要基础。

然而，地下隧道的建设往往涉及到很多复杂的问题，其中瓦斯爆炸就是一个重要的问题。

地下隧道可能会存在瓦斯爆炸的风险，如果发生瓦斯爆炸会对建筑、人员等造成巨大损失，因此对瓦斯爆炸的预防和控制非常重要。

现代科学技术的发展使得我们可以通过数值模拟的方法来研究地下隧道瓦斯爆炸问题，这种研究方法既能够提前发现问题，也可以找到解决方案。

首先，数值模拟研究可以帮助我们更好地了解瓦斯爆炸的机理。

瓦斯爆炸的发生需要两个条件：一是瓦斯含量达到爆炸极限，二是有可燃物质或者火源。

因此，要控制瓦斯爆炸的发生，我们需要了解瓦斯爆炸的机理并且找到有效的控制途径。

通过数值模拟研究，我们可以模拟不同情况下瓦斯爆炸的过程，观察瓦斯爆炸的速度、位置、压力等参数变化情况，进而深入了解瓦斯爆炸的机理。

其次，数值模拟能够帮助我们更好地评估瓦斯爆炸的风险。

随着城市化的不断发展，地下隧道的建设也变得越来越复杂，各种因素交织在一起，从而导致瓦斯爆炸的风险大大增加。

通过数值模拟，我们可以模拟不同条件下瓦斯爆炸的风险，获得瓦斯爆炸发生概率、危害程度等参数，从而评估瓦斯爆炸的风险。

最后，数值模拟还可以帮助我们寻找有效的治理方案。

如果地下隧道瓦斯爆炸的风险很高，我们就需要采取有效的措施来控制风险并寻找可行的治理方案。

数值模拟模型可以帮助我们模拟不同治理方案的情况，观察瓦斯爆炸发生的可能性和危害程度，进而得出最佳的治理方案。

总之，数值模拟研究在地下隧道瓦斯爆炸问题中发挥着重要的作用，它能够帮助我们了解瓦斯爆炸的机理、评估风险和寻找治理方案。

随着科技的不断发展和研究的深入，相信我们能够更好地控制和预防地下隧道瓦斯爆炸的发生，为城市的安全发展作出更大的贡献。

基于SIMTEC最佳甲烷当量比下的爆炸数值模拟

IMTEC 最佳甲烷当量比下的爆炸数值模拟 [
J] 中国煤炭,２０１９,４５ (
７):５２－５７

,
,
GouBaoyang WuB
i
ng SuJ
i
ng
l
i
ang
Nume
r
i
c
a
ls
imu
l
a
t
i
ononexp
l
o
s
i
onunde
rop
t
ima
lme
t
haneequ
i
va
l
en
tr
a
t
i
oba
s
反应容器体积为２０L,其最大内径３０cm,内部空
间高３４cm,壁面材料为不锈钢.爆炸前密闭容器
Γfu———输运特性的湍流耗散系数.
基于 S
IMTEC 最佳甲烷当量比下的爆炸数值模拟
内初始温度在１４
６~２１
０ ℃ , 初始压力为常压,
室内环境湿度５４％~７４％ ,点火能量约１J.试验
r
tandSa
f
e
t
i
ne
e
r
i
ng,Ch
i
naUn
i
ve
r
s
i
t
fMi
n
i
ngandTe
chno
l
ogy,
genc
y Managemen
yEng
yo
Be
i
i
ng,Ha
i
d
i
an,Be
i
i
ng１０００８３,Ch

管道中瓦斯爆炸超压场的数值模拟

管道中瓦斯爆炸超压场的数值模拟李小东1,2,刘庆明1,白春华1,蒋　丽1(1.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081;2.中北大学化工与环境学院,山西太原030051)摘　要:利用计算流体动力学软件Aut oReaGas,定量地研究了障碍物和瓦斯浓度对管道中瓦斯爆炸超压场的影响。

研究结果表明:当有障碍物存在时,爆炸峰值超压会显著增加,且峰值超压随着障碍物阻赛比的增加而增加。

瓦斯浓度对峰值超压的影响与管道中是否存在障碍物有关。

在无障碍物的情况下,甲烷浓度的变化对爆炸峰值超压的影响并不十分显著。

在障碍物存在的情况下,甲烷浓度的变化对峰值超压具有显著影响。

关键词:瓦斯爆炸;数值模拟;超压;障碍物中图分类号:T D712.7 文献标识码:A 文章编号:1003-496X(2008)01-0005-03Nu m er i ca l S i m ul a ti on of Ga s Explosi on O verpressure F i eld i n TubeL I Xiao-dong1,2,L I U Q ing-m ing1,BA I Chun-hua1,J I A NG L i1(1S tate Key L aboratory of Explosion Science and Technology,B eijing Institute of Technology,B eijing100081,China;2College of Che m ical Engineering and Environm ent,N orth U niversity of China,Taiyuan030051,China)Abstract:I n the p resent study,the CF D code Aut oReaGas was used t o p r ovide a quantitative descri p ti on of the effects of obstacles and gas concentrati on on exp l osi on over p ressures field.The results show that peak over p ressures shar p ly increase with obstacles.Moreover, peak over p ressures increase with the increase of bl ockage rati os.The effects of gas concentrati on on peak over p ressures depend on whether there is an obstacle in tube.W ithout an obstacle p resent,the peak over p ressures obtained are of si m ilar magnitudeswith differ2 ent gas concentrati on,while f or the case with obstacles,the gas concentrati on has a significant influence on the peak over p ressures. Key words:gas exp l osi on;nu merical si m ulati on;over p ressure;obstacles 在煤炭开采过程中,瓦斯爆炸事故是矿井的主要灾害之一。

煤矿瓦斯爆炸冲击波超压峰值的预测模型

收稿日期:2010-08-30作者简介:孙建华(1966-),男,山东日照人,教授、博士研究生,1989年毕业于黑龙江矿业学院采矿工程专业,现在黑龙江科技学院从事教学科研工作。

煤矿瓦斯爆炸冲击波超压峰值的预测模型孙建华1,2,赵景礼1,魏春荣2,张锦鹏2,谢尚2(1 中国矿业大学(北京),北京 100083;2 黑龙江科技学院,黑龙江哈尔滨 150027)摘要:通过对空气中冲击波超压峰值的理论分析,基于TNT 当量法对煤矿巷道内瓦斯爆炸超压数据进行研究,建立了煤矿巷道内瓦斯爆炸超压预测模型,并通过与实验测量值的比较,对模型进行了修正,该预测模型可以为矿井安全设施设计、事故灾害程度评估、安全设施审查提供理论依据。

关键词:爆炸超压;TNT 当量法;冲击波中图分类号:TD712+7 文献标识码:A 文章编号:1671-0959(2011)01 0064 03M odel to predict overpressure peak of m i n e gasexplosion i m pact waveS UN J i an-hua 1,2,ZHAO Ji ng-li 1,W EI Chun-rong 2,Z HANG J i n-peng 2,X IE Shang 2(1 Ch i na Un i versity ofM i n i ng and Techno l ogy (B eiji ng),Beiji ng 100083,Ch i na ;2 H eilongjiang Insti tute of S ci ence and Technol ogy ,H aerb i n 150027,Ch i na)Abstrac t :W it h the theo retical ana l y si s on the overpressure peak o f the i m pac t w ave in t he a ir ,base on the TNTequ i va lent m ethod app lied to the st udy on the overpressure da ta o f t he gas explosi on i n m ine roadway ,a predicti on mode l of the gas exp l osion ove rpressure i n the m i ne roadway w as establi shed .W ith t he co m par ison w ith the exper i m ent m easured va l ues ,t he mode lw as mod ified .The pred i ction m ode l could provide the t heoretica l bases to the desi gn o f the m i ne fl ame proo f safety facilities ,he eva l uati on of the acc i den t d isaster degree and t he exa m i nation o f the safe t y fac ilities .K eywords :explosion overpressure ;TNT equivalentm ethod ;im pact w ave 煤矿瓦斯爆炸形成的高温、高压气体推动巷道受限空间内的空气而产生一系列压缩波,各个压缩波向爆点所在巷道的两侧传播,并最终叠加形成冲击波。

矿井瓦斯爆炸及其防治

.
二、矿井瓦斯爆炸的过程及危害
瓦斯爆炸压力波、火焰厚度与温度与传播时间关系曲线
.
二、矿井瓦斯爆炸的过程及危害
直线巷道终端开放与封闭对爆炸火焰速度影响曲线
.
二、矿井瓦斯爆炸的过程及危害
90o分叉后的支巷
分叉后的直巷
直线巷道
直线与分叉巷道瓦斯爆炸火焰速度曲线
.
有螺旋环突变截面直巷
无螺旋环突变截面直巷
气压的增高使点燃源向邻近气体层传输的能量增大，燃烧反应可自发进行的范围增大；对瓦斯爆炸界限的影响是：爆炸下限变化很小，爆炸上限大幅度增高。
.
一、瓦斯爆炸的基本条件和影响因素
从上表可以看出，气压在105Pa时，爆炸下限最低，随气压的增加，爆炸下限和上限浓度浓度提高。气压的增加，爆炸范围也增加，而引燃温度随气压的升高而降低。
.
任务分析
瓦斯爆炸事故是煤矿生产中最严重的灾害之一，在煤矿六大灾害中占85%左右。
近几年来，瓦斯爆炸的恶性事故在我国连续发生，造成了大量的人员伤亡和财产损失。瓦斯是煤的伴生物，在开采过程中，不可避免的会释放到采掘空间。
但是，瓦斯爆炸是有一定条件的，只要能够分析瓦斯爆炸的条件，列举瓦斯爆炸的危害，就能有效地制定预防瓦斯爆炸的技术措施，杜绝瓦斯爆炸事故，确保矿井安全生产。
.
一、瓦斯爆炸的基本条件和影响因素
不同氧浓度下甲烷浓度与爆炸压力的关系
.
一、瓦斯爆炸的基本条件和影响因素
➢ 4）湿度的影响
随湿度的增加，爆炸上下限缩小，爆炸范围变窄，由此可见，湿度具有增加防爆的效果。
.
二、矿井瓦斯爆炸的过程及危害
１.瓦斯爆炸的化学反应过程
瓦斯爆炸是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在高温热源的作用下发生激烈氧化反应的过程。

开口型管道内瓦斯爆炸冲击波动压的数值模拟

开口型管道内瓦斯爆炸冲击波动压的数值模拟洪溢都;林柏泉;朱传杰【摘要】为了研究瓦斯爆炸冲击波的动压演化规律,利用数值模拟软件模拟开口型管道内的爆炸.结果表明:动压与流速在时间上存在较好的对应关系,基本同时出现正向和反向的峰值;动压在3个方向上不仅伴随传播距离的增大而不断增大,也伴随传播时间的延长而增大;沿管道方向(火焰传播方向)上的最大动压值是其他2个方向(管道径向)上的数千倍;相比爆炸超压而言,管道径向上的动压对爆炸破坏效应的影响较小,而沿管道方向上的动压造成的破坏效应不能忽视;验证了动压与流速的平方呈正比关系,同时通过分析给出了动压基于管道几何尺寸和流速的经验公式.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2016(036)002【总页数】12页(P198-209)【关键词】爆炸力学;动压;管道尺寸;瓦斯爆炸;开口型管道;流速【作者】洪溢都;林柏泉;朱传杰【作者单位】中国矿业大学安全工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学安全工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学安全工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】O383煤炭作为主要能源，在国民经济的发展中占据着至关重要的地位。

在众多的煤矿安全事故中，瓦斯爆炸事故无论是死亡人数、经济损失还是发生次数，都一直占据较大比重[1-5]。

因此，煤矿瓦斯爆炸事故防治仍将是未来很长一段时间煤矿安全的重点。

当前，对瓦斯爆炸的研究主要集中于对冲击波超压，波前瞬态流速和火焰传播速度的研究，而对动压缺乏足够的研究[6-10]。

过去通常只考虑冲击波超压造成的爆炸伤害，而忽略了动压所造成的伤害。

在此前的研究中，发现动压事实上和冲击波超压具有同等数量级的危害效果。

因此，本文想要就动压的演化规律进行一些有益的探讨。

应该说明的是，本文中研究的动压是指流体在流动过程中受阻时，由于动能转变为压力能而引起的超过流体静压力部分的压力[11]。

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)。

2k
-
w
ns
-
nsk
S =
-
Ρij
k
5u i 5x j
-
Λi 5Θ 5p 2 5x j 5x j Θ
-
Θ Ε
-
C1
Ε
Ρij
2 ui Ε + p i - C 2Θ 5x i k
数值计算时, 采用隐式方法处理化学反应源项, 采用 LU 分解和迎风 TVD 格式分别处理对流项的隐式和显式部分, 扩散项采用中心差分.
图 4 平面波示意图 F ig. 4 Schem atic d iagram of p lane w ave
从图 5 可见, 压力波到达膜片后, 在膜片上反射为左行传播的压力波, 随着波的不断传播, 与滞后的火焰面相互作用, 产生压缩波和透射波, 左行的压力波使火焰速度减小, 甚至滞止. 当膜片处的压力大于破膜压力时, 膜片瞬时破裂, 同时产生右行激波和左行的稀疏波. 稀疏波和后面的火焰面又相互作用, 使火焰加速.
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
34 卷 42 中国矿业大学学报第 4
当量比预混的甲烷和空气混合气体 1 其工作原理是: 点火后, 火焰在管膜片上反射, 当膜片处的压力大于破膜压力时, 膜片破裂. 实践证明, 预混气体燃烧导致的爆炸均与空间受限有关[ 5 ] , 如井下巷道壁面、矿车、风门和密闭墙等. 本文在对障碍物的影响研究的同时, 对风门和密闭墙也进行了相关分析. 可以把风门和密闭墙看作膜, 则理论上, 破膜前, 火焰面诱导的压力波反射后与火焰锋面相互作用, 使得火焰传播速度减小甚至滞止; 但由于压缩波后温度、压力的增大, 对燃烧又起到促进作用. 破膜后, 稀疏波会大大加快火焰 ( 化学反应) 的传播速度, 但因稀疏波降低了甲烷混合物的温度、压力等参数, 会导致燃烧速率下降, 甚至造成火焰熄灭. 因此, 如何使得上述过程匹配, 保证稀疏波既加速火焰锋面, 又不至于造成火焰熄灭是我们研究问题的关键所在.
2 计算结果及分析
初始条件: 初始压力 p 0 为 1 个大气压, 初始温度 T 0 为 300 K, 初始的马赫数为 0; 初始气体混合物的温度、压力和浓度场沿径向均匀分布; 初始浓
图 3 点火示意图 F ig. 3 Schem atic d iagram of ign ition
波的实质是扰动的传播 ( 图 4 ). 点火后, 波阵
瓦斯爆炸运动火焰生成压力波的数值模拟
吴兵1 , 张莉聪1 , 徐景德2
( 1. 中国矿业大学资源与安全工程学院, 北京 100083; 2. 华北科技学院煤矿安全技术培训中心, 河北燕郊 101601)
摘要: 从三维 N 2S 方程出发, 用 TVD 格式, 对瓦斯爆炸过程中火焰产生压力波的过程进行了数值模拟. 在此基础上, 模拟了氢氧燃烧驱动的破膜过程以及破膜前后压缩波、稀疏波对火焰阵面的影响 1 同时, 也研究了瓦斯爆炸过程中, 压力波、火焰与障碍物的相互作用 1 数值模拟结果与理论分析吻合较好, 从而进一步验证了该程序能处理含有化学反应和复杂管道的预混可燃气体爆炸问题. 关键词: 瓦斯爆炸; 数值模拟; 火焰; 压力波; 障碍物中图分类号: TD 712 文献标识码: A
-
图 2 计算域网格 F ig. 2 T he m esh of calcu lation
w1w2-
∑w ∑w ∑w
0 0 0
w sQ s
1k
# pk # ph # pk
.
为了研究火焰和压力波的情况, 我们选择方管的一个面 ( IY = 21, IZ = 11) 进行分析. 图 3 所示为 nn = 500 时压力、温度和流线图, 其中 nn 为无量刚时间步数. 从图 3 中可见, 在左端面点火后, 火焰阵面自左向右传播并诱导出压力波, 其超压为 2 个大气压左右 .
图 6 火焰与障碍物作用示意图 F ig. 6 Schem atic d iagram in teraction betw een flam e and barrier
图 5 破膜过程参数变化示意图 F ig. 5 Schem atic d iagram of param eter change fo r the d iaph ragm bu rsting
矿井瓦斯爆炸后, 火焰锋面沿巷道传播超前于火焰锋面的压力波, 使煤尘从沉积状态变为飞扬状态, 形成煤尘云3 . 在一定条件下, 煤尘云会引起二次爆炸. 从本质上看爆炸是火焰生成压力波的过
程, 搞清火焰传播生成压力波的物理机制具有十分重要的意义[ 122 ]. 在实际研究中, 主要考虑爆炸过程中压缩波、稀疏波、火焰锋面和障碍物之间的相互作用[ 324 ]. 本文采用氢氧燃烧驱动引燃激波管中按
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
第 4 期吴兵等: 瓦斯爆炸运动火焰生成压力波的数值模拟
425
面成为已受扰动影响的质点和未受扰动影响的质点之间的 “分界面” , 随着燃烧的不断进行, 球形波变成平面波.
火焰与障碍物相互作用的情况如图 6 所示, 由图可见, 随着火焰与障碍物的不断接近, 火焰锋面开始变形, 在障碍物的左侧由于壁面的反射使火焰滞后, 在障碍物的上面, 特别是左上角处, 火焰的传播速度较快 [ 8 ]. 随着时间的推移, 火焰阵面从障碍物上方越过, 同时火焰阵面被拉长, 在障碍物的两侧附近能看到湍流漩涡的存在. 由于化学反应的延迟性, 质点在激波压缩后, 经过一段诱导时间才能点火, 紧随激波后面的是化学反应诱导区[ 9 ]. 从图 7 中可见: 破膜后甲烷并没有立即在膜处被点燃, 而是经过一段距离后才被氢氧燃烧的火焰点燃, 且在障碍物的左上角最为剧烈 .
N um erical Si m ulation of Shock W ave Induced by M oving F lam e fo r Gas Exp lo sion
1 1 2 W U B ing , ZHAN G L i2cong , XU J ing 2de
( 1. Schoo l of R esou rces and Safety Engineering, Ch ina U n iversity of M in ing & T echno logy, B eijing 100083, Ch ina; 2. T he T rain ing Cen tre of CoalM ine Safety T echno logy, N o rth Ch ina In stitu te of Science and T echno logy, Yan jiao, H ebei 101601, Ch ina)
收稿日期: 2004 11 16 基金项目: 国家自然科学基金重点项目 (50134040) 作者简介: 吴兵 (19672) , 男, 山西省阳泉市人, 副教授, 工学博士, 从事安全工程方面的研究 1
E-ma il: w belcy@ vip. sina. com 3 Donald N H C, H en ry E P. M athem atical study of p ropagating flam e and its aerodynam ics in a coal m ine passw ay. R epo rt of Investiga2 tion7908, P isttsburgh M in ing and Safety R esearch Cen ter, P isttsburgh, Califon ia, U SA , 1974.
Abstract: T h ree d i m en sional N 2S equation s and TVD schem e w ere u sed to estab lish the num erical m odel that is app lied to si m u late the p ressu re w ave induced by flam e du ring the gas exp lo sion. O n the basis of th is m odel, the p rocess of the d iaph ragm bu rsting d rived by hyd rogen 2air m ix tu re gas deflagration w as si m u lated. T he influence of the com p ressed w ave and rare factional w ave on the flam e w ave w as analyzed. A t the sam e ti m e, the in teraction am ong shock w ave, flam e w ave and barrier w as stud ied. T he resu lts show that the num erical si m u lation is in acco rd w ith the theo ry . T herefo re, th is num erical si analysis m u lation p rogram can be u sed to analyze the p re2 m ixed com 2 . bu stib le gas exp lo sion that includes chem ical reaction in the tube w ith com p lex cond ition s Key words: gas exp lo sion; num erical si m u lation; flam e; shock w ave; barrier