發(fā)布時間：2017-03-29 21:00

  本文關鍵詞：內置障礙物受限空間易燃氣體爆燃過程數(shù)值仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：可燃氣體爆燃是安全領域的主要課題之一，在工業(yè)界的眾多行業(yè)時有發(fā)生，造成了很大的危害，隨著工業(yè)的發(fā)展，生產規(guī)模的擴大，爆燃事故危害程度增大，實踐證明，工業(yè)環(huán)境存在著的約束物（房屋中的支撐物，管道內布置的支架，廠房中安置的設備等），對加速火焰速度以及誘導爆燃有很大的影響。因為傳播過程中遇到障礙物又能引發(fā)二次爆炸，使得破壞加強。目前，預混氣體爆燃實驗多是在管道內進行的，鑒于實驗對照，本文模擬了管道內預混氣體爆燃過程。 本文根據(jù)文獻中Patel的實驗，利用大渦湍流模型和預混燃燒模型對甲烷-空氣預混氣體爆燃過程進行了數(shù)值模擬計算。求解管內爆燃壓力及爆燃速度，通過火焰結構變化、爆燃壓力隨時間變化以及火焰速度三個方面進行了模擬結果和實驗結果的對比，結果表明，計算結果與Patel實驗結果相吻合，，從而驗證了數(shù)學模型的可靠性，也說明了數(shù)值模擬能夠很好地描述管內爆燃過程，模擬結果顯示，爆燃壓力經過以下四個階段：壓力緩慢上升階段、壓力快速上升階段、壓力快速下降階段和壓力波動階段。火焰速度整體呈現(xiàn)增大趨勢，在障礙物前后呈先增大后減小趨勢。 基于數(shù)學模型有效性驗證結果，本文進一步探討了開口系中預混氣體當量比和障礙物數(shù)量、阻塞率、位置及管長對傳播過程的影響，由于層流燃燒速率和化學反應的影響，最大爆燃壓力和最大火焰速度隨當量比的增大呈先增大后減小趨勢，最大值均出現(xiàn)在當量比為1.2左右。由于障礙物對火焰面的擾動，火焰面變形隨著障礙物數(shù)量和障礙物阻塞率的增大而增大，火焰面面積越大，導致火焰速度和爆燃壓力不斷上升。壁面條件為絕熱條件，爆燃過程的熱量隨著管長加長不斷積累，火焰溫度升高，爆燃壓力增大；障礙物距離點火位置越遠，火焰面到達障礙物時溫度越高，速度和壓力越大。 此外，本文模擬了閉口系中甲烷-空氣預混爆炸過程中火焰面變形、壓力和速度變化規(guī)律：火焰面在開始一段時間內與開口系變化一致，之后閉口系中火焰受到壁面約束向下卷曲燃燒；壓力從開始變化緩慢到快速上升，最后達到7.5MPa后保持不變；由于障礙物的作用，火焰速度出現(xiàn)三個峰值。
【關鍵詞】：爆燃 預混氣體 大渦模型 爆燃壓力
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：X928.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 可燃氣體爆炸基本形式9-10
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.3.1 實驗研究10-13
• 1.3.2 數(shù)值模擬13-16
• 1.4 本文的研究目的及研究內容16-17
• 第2章 控制方程組及數(shù)值方法17-24
• 2.1 湍流方程組17-20
• 2.2 邊界條件和初始條件20
• 2.2.1 邊界條件20
• 2.2.2 初始條件20
• 2.3 預混火焰燃燒模型20-22
• 2.4 離散方法22
• 2.5 時間步長22-23
• 2.6 本章小結23-24
• 第3章 開口系甲烷-空氣爆燃過程分析24-42
• 3.1 模型驗證24-28
• 3.1.1 計算工況24-25
• 3.1.2 網格劃分25-26
• 3.1.3 計算結果和實驗結果對照26-28
• 3.2 火焰?zhèn)鞑ミ^程與分析28-34
• 3.2.1 火焰面形成變化過程28-29
• 3.2.2 渦旋產生及影響29-30
• 3.2.3 火焰加速傳播30-32
• 3.2.4 爆燃壓力變化過程32-34
• 3.3 爆燃影響因素分析34-40
• 3.3.1 當量比對爆燃過程的影響34-38
• 3.3.2 管長對爆燃過程的影響38-40
• 3.4 本章小結40-42
• 第4章 開口系障礙物對爆燃過程影響42-55
• 4.1 障礙物數(shù)量對爆燃過程的影響42-46
• 4.1.1 障礙物數(shù)量對爆燃壓力的影響42-44
• 4.1.2 對火焰速度的影響44-46
• 4.2 障礙物阻塞率對爆燃過程的影響46-49
• 4.2.1 阻塞率對爆燃壓力的影響46-47
• 4.2.2 阻塞率對火焰速度的影響47-49
• 4.3 障礙物位置對爆燃過程的影響49-54
• 4.3.1 障礙物位置對爆燃壓力的影響50-52
• 4.3.2 障礙物位置對火焰速度的影響52-54
• 4.4 本章小結54-55
• 第5章 閉口系甲烷-空氣爆燃過程分析55-66
• 5.1 數(shù)學模型與邊界條件55
• 5.2 火焰?zhèn)鞑ミ^程分析55-58
• 5.2.1 火焰面形成變化過程55-56
• 5.2.2 壓力變化過程分析56-57
• 5.2.3 火焰速度變化過程分析57-58
• 5.3 爆燃影響因素分析58-61
• 5.3.1 當量比對爆燃過程的影響58-60
• 5.3.2 管長對爆燃過程的影響60-61
• 5.4 障礙物對爆燃影響因素分析61-65
• 5.4.1 障礙物數(shù)量對爆燃過程的影響61-62
• 5.4.2 障礙物阻塞率對爆燃過程的影響62-64
• 5.4.3 障礙物位置對爆燃過程的影響64-65
• 5.5 本章小結65-66
• 結論66-68
• 參考文獻68-73
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及其它成果73-75
• 致謝75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周凱元,李宗芬;丙烷-空氣爆燃波的火焰面在直管道中的加速運動[J];爆炸與沖擊;2000年02期

2 楊宏偉,范寶春,李鴻志;障礙物和管壁導致火焰加速的三維數(shù)值模擬[J];爆炸與沖擊;2001年04期

3 陳志華,范寶春,李鴻志;管內均相湍流燃燒加速的數(shù)值模擬[J];爆炸與沖擊;2003年04期

4 盧捷,寧建國,王成,林柏泉;煤氣火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律及其加速機理研究[J];爆炸與沖擊;2004年04期

5 余立新,孫文超,吳承康;半開口管道中的氫/空氣火焰加速和壓力發(fā)展過程[J];工程熱物理學報;2001年05期

6 楊書召;景國勛;;半封閉受限空間瓦斯爆炸傳播[J];遼寧工程技術大學學報(自然科學版);2014年01期

7 龐磊;高建村;李磊;馬秋菊;亢永;孟倩倩;;燃氣濃度對室內燃氣爆燃火焰波及范圍的影響[J];高壓物理學報;2014年01期

8 葉經方;陳志華;范寶春;;楔形障礙物與火焰的作用[J];火災科學;2005年04期

9 余立新,孫文超,吳承康;障礙物擾動對預混火焰發(fā)展的影響[J];中國科學E輯:技術科學;2003年05期

10 羅家松;魏小林;李森;余立新;張宇;李騰;李博;;帶障礙物圓管內煤氣爆燃峰值超壓和火焰?zhèn)鞑ニ俣妊芯縖J];中國科學:技術科學;2010年11期

  本文關鍵詞：內置障礙物受限空間易燃氣體爆燃過程數(shù)值仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：275374