本文關(guān)鍵詞：瓦斯爆炸火焰湍流特性實驗及數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 瓦斯爆炸 火焰 湍流 障礙物 大渦模擬

【摘要】：瓦斯爆炸作為最嚴(yán)重的煤礦災(zāi)害事故之一,嚴(yán)重制約著煤礦安全生產(chǎn)。為了有效控制瓦斯爆炸事故的發(fā)生、減小其帶來的損失,研究瓦斯爆炸傳播規(guī)律,掌握瓦斯爆炸火焰湍流特性成為近年來的熱門課題。本文對障礙物誘導(dǎo)瓦斯爆炸火焰湍流特性進(jìn)行實驗和數(shù)值模擬研究,旨在為掌握瓦斯爆炸傳播規(guī)律、有效控制和減小瓦斯爆炸帶來的損失提供理論指導(dǎo)。本文結(jié)合礦井實際,搭建了尺寸為150 mm×150 mm×500 mm透明瓦斯爆炸實驗平臺,從火焰結(jié)構(gòu)、火焰?zhèn)鞑ニ俣�、瓦斯爆炸壓力三個方面實驗研究了交錯障礙物、障礙物板孔洞形狀對瓦斯爆炸火焰湍流特性的影響。研究結(jié)果表明:交錯障礙物、障礙物板孔洞結(jié)構(gòu)(正多邊形)對瓦斯爆炸火焰湍流特性具均有重要影響。障礙物交錯放置更容易誘導(dǎo)火焰扭曲變形和表面褶皺,從而誘發(fā)高強度湍流,進(jìn)而造成火焰?zhèn)鞑ニ俣燃巴咚贡▔毫Φ奶岣?障礙物的交錯放置還會提升壓力衰減過程中波動效應(yīng),而較強的壓力波動對巷道的破壞作用更為顯著。三角孔障礙物板較方孔和圓孔障礙物板更容易誘導(dǎo)火焰流剪應(yīng)變,并產(chǎn)生更大的火焰柱表面積,即提高火焰與未燃?xì)怏w接觸面積,促進(jìn)火焰湍流,提升火焰?zhèn)鞑ニ俣群捅▔毫?若孔洞面積固定(障礙物板阻塞率固定),瓦斯爆炸火焰湍流強度、傳播速度、爆炸壓力還將隨孔的邊數(shù)的增加而減小。此外,本文構(gòu)建了含擴(kuò)展區(qū)域的幾何模型、亞網(wǎng)格尺度湍流模型及自定義湍流燃燒模型,運用大渦模擬對上述部分實驗工況進(jìn)行了三維模擬。通過對比分析實驗與模擬結(jié)果,從火焰結(jié)構(gòu)、火焰?zhèn)鞑ニ俣�、瓦斯爆炸壓力三個方面驗證了Charlette燃燒模型的有效性及適用性。根據(jù)模擬結(jié)果,對比分析了空管和置障管道內(nèi)火焰結(jié)構(gòu)、流體速度矢量場和流場跡線等特征參數(shù)的變化規(guī)律,探索了障礙物誘導(dǎo)湍流產(chǎn)生的過程�；诨鹧�?zhèn)鞑ミ^程中流場跡線的變化及火焰面上渦量的分布規(guī)律,揭示了瓦斯爆炸過程中火焰與湍流的耦合過程:爆炸發(fā)生后,燃燒產(chǎn)生的熱量通過膨脹作用推動火焰鋒面前方的未燃瓦斯氣體向開口端流動,并在障礙物的作用下發(fā)生擾動;隨著反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行,熱量增加,膨脹作用加強,未燃?xì)怏w流動加快,并迅速在障礙物下游產(chǎn)生漩渦;該漩渦強度逐漸提高,尺寸逐漸增大,并將隨之而來的火焰卷入其中,產(chǎn)生湍流火焰。研究結(jié)論將對煤礦井下物品放置規(guī)則、巷道結(jié)構(gòu)設(shè)計以及豐富和完善瓦斯爆炸理論具一定指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD712.7

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 桂曉宏,余華,林伯泉;瓦斯爆炸過程中火焰與超壓的實驗研究[J];江蘇煤炭;2000年01期

2 趙延湘;利用“瓦斯爆炸三角形”理論加強通防管理[J];西部探礦工程;2000年06期

3 周軍民;耿村煤礦“1.25”特大瓦斯爆炸原因及防范措施[J];煤礦安全;2001年03期

4 王從銀,何學(xué)秋;瓦斯爆炸火焰厚度及其持續(xù)時間的實驗研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2001年08期

5 王從銀,何學(xué)秋;瓦斯爆炸傳播火焰高內(nèi)聚力特性的試驗研究[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報;2001年03期

6 王從銀,何學(xué)秋;瓦斯爆炸阻隔爆裝置失效原因的實驗研究[J];中國安全科學(xué)學(xué)報;2001年02期

7 林柏泉,桂曉宏;瓦斯爆炸過程中火焰厚度測定及其溫度場數(shù)值模擬分析[J];實驗力學(xué);2002年02期

8 海彥合,王聚倉,李全;應(yīng)用激光研究瓦斯爆炸的機(jī)理[J];西安科技學(xué)院學(xué)報;2002年04期

9 周心權(quán),吳兵,徐景德;煤礦井下瓦斯爆炸的基本特性[J];中國煤炭;2002年09期

10 劉云伶 ,帥政;瓦斯爆炸 14人絕命井下[J];勞動保護(hù);2002年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張景廉;;瓦斯爆炸、森林大火、地震及其它[A];中國地球物理.2003——中國地球物理學(xué)會第十九屆年會論文集[C];2003年

2 樊小濤;蔡周全;;瓦斯爆炸對動物損傷的試驗研究[A];中國煤炭學(xué)會煤礦安全專業(yè)委員會2004年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

3 任和平;付軍;李志強;;成批瓦斯爆炸燒傷的治療體會[A];第五屆全國燒傷救治專題研討會燒傷后臟器損害的臨床救治論文匯編[C];2007年

4 梁運濤;于貴生;王剛;;瓦斯爆炸傳播的熱力學(xué)和運動特性實驗研究[A];煤礦重大災(zāi)害防治技術(shù)與實踐——2008年全國煤礦安全學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

5 王磊;司榮軍;張延松;韓麗麗;;瓦斯爆炸數(shù)值模擬研究[A];中國煤炭學(xué)會煤礦安全專業(yè)委員會2009年學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2009年

6 楊秀云;周麗萍;;屯蘭煤礦“2·22”瓦斯爆炸急診傷員院內(nèi)接診和分流模式與意義探討[A];《中華急診醫(yī)學(xué)雜志》第九屆組稿會暨第二屆急診醫(yī)學(xué)青年論壇全國急危重癥與救援醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)班論文匯編[C];2010年

7 魏引尚;常心坦;;瓦斯爆炸參數(shù)的理論計算及機(jī)理探討[A];中國煤炭學(xué)會第六屆青年科技學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2000年

8 張志偉;劉志強;王紹敏;王海標(biāo);;瓦斯爆炸及其防治[A];山東煤炭學(xué)會2004年度優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2004年

9 聶百勝;李祥春;戴林超;李海龍;張忱;;基于三棱形表面積的瓦斯爆炸火焰圖像的分形特征[A];第五屆全國計算爆炸力學(xué)會議論文摘要[C];2012年

10 宮廣東;劉慶明;白春華;;管道中瓦斯爆炸特性的數(shù)值模擬[A];第九屆全國沖擊動力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭勇義;瓦斯爆炸及預(yù)防[N];山西日報;2001年

2 松藻煤電石壕煤礦救護(hù)隊 王廷永;當(dāng)瓦斯爆炸以后[N];經(jīng)理日報;2007年

3 趙杰;瓦斯爆炸根源應(yīng)是管理問題[N];第一財經(jīng)日報;2009年

4 記者 蘇曉洲　譚劍 謝櫻;井下存瓦斯爆炸可能[N];新華每日電訊;2010年

5 王衍詩;從非典防控看瓦斯爆炸[N];光明日報;2003年

6 安杰爾;處理瓦斯爆炸的技術(shù)要點和難點[N];中國礦業(yè)報;2006年

7 記者段寶成;交城農(nóng)民梁潤珍 潛心鉆研搞發(fā)明[N];山西科技報;2009年

8 陳建營;防止瓦斯爆炸的措施[N];中華合作時報;2002年

9 中國礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院 楊威;如何防止煤礦瓦斯爆炸[N];中國能源報;2010年

10 劉見中;煤礦瓦斯爆炸頻發(fā)敲響安全警鐘[N];健康報;2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 楊春麗;突出誘發(fā)瓦斯爆炸數(shù)值模擬及實證研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2009年

2 李孝斌;礦井瓦斯爆炸感應(yīng)期內(nèi)反應(yīng)動力學(xué)分析及光學(xué)特征研究[D];西安科技大學(xué);2010年

3 楊應(yīng)迪;瓦斯爆炸對礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的動力效應(yīng)研究[D];安徽理工大學(xué);2011年

4 魏春榮;多孔材料對瓦斯爆炸抑制作用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

5 李潤之;點火能量與初始壓力對瓦斯爆炸特性的影響研究[D];山東科技大學(xué);2010年

6 張如明;泡沫陶瓷隔爆棚抑制瓦斯爆炸的機(jī)理及數(shù)值模擬研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)(北京);2012年

7 朱傳杰;爆炸沖擊波前流場揚塵特征及其多相破壞效應(yīng)[D];中國礦業(yè)大學(xué);2011年

8 江丙友;瓦斯爆炸多參數(shù)時空演化及氣固射流幕抑爆特性[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張琴;礦井作業(yè)場所瓦斯爆炸傾向性評價的研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2008年

2 胡鐵柱;瓦斯爆炸傳播規(guī)律數(shù)值模擬研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2008年

3 李艷紅;受限空間內(nèi)瓦斯爆炸過程的反應(yīng)動力學(xué)特性研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2012年

4 郭佳;瓦斯爆炸風(fēng)險在線評價與動態(tài)預(yù)警系統(tǒng)研究[D];西安科技大學(xué);2008年

5 匡伶俐;基于粒子系統(tǒng)瓦斯爆炸模擬的研究與實現(xiàn)[D];西安科技大學(xué);2008年

6 童宇;井下巷道內(nèi)瓦斯爆炸阻爆技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2009年

7 王蒙蒙;基于事故樹方法的瓦斯爆炸危險源辨識與評價[D];太原理工大學(xué);2005年

8 林瀅;瓦斯爆炸水系抑制劑的實驗研究[D];西安科技大學(xué);2006年

9 趙新勝;礦井瓦斯爆炸再現(xiàn)技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2007年

10 陳彩云;瓦斯爆炸對局部通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)流影響的數(shù)值模擬研究[D];安徽理工大學(xué);2010年

，

本文編號：1222334