發(fā)布時(shí)間：2017-04-16 10:25

  本文關(guān)鍵詞：高瓦斯礦井瓦斯爆炸沖擊波傳播規(guī)律的數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤礦巷道內(nèi)發(fā)生的瓦斯爆炸屬于典型的氣體爆炸事故，是煤炭生產(chǎn)中最嚴(yán)重的災(zāi)害。本文在理論分析和借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，采用Fluent流體力學(xué)軟件對(duì)巷道瓦斯爆炸進(jìn)行數(shù)值模擬。基于現(xiàn)有的研究成果，，建立模擬瓦斯爆炸巷道的物理和數(shù)學(xué)模型，給出數(shù)值模擬的初始條件。采用有限速率/渦耗散模型來(lái)描述瓦斯爆炸過(guò)程，使用SIMPLEC算法處理爆炸過(guò)程中壓力和速度的關(guān)系，并且使用不平衡函數(shù)法處理了壁面附近的流場(chǎng)，提高數(shù)值模擬的精度。 論文通過(guò)對(duì)巷道密閉與敞口條件下的瓦斯爆炸過(guò)程進(jìn)行模擬，結(jié)果表明密閉情況下巷道的溫度和超壓值明顯高于敞口條件；對(duì)巷道內(nèi)不同濃度瓦斯爆炸的傳播過(guò)程進(jìn)行模擬，分析了不同濃度下瓦斯爆炸傳播的特性，結(jié)果表明當(dāng)瓦斯與空氣剛好完全燃燒時(shí)，爆炸程度最為劇烈；結(jié)合煤礦井下環(huán)境，對(duì)巷道截面變窄、分岔等情況下的瓦斯爆炸過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，得出巷道變窄處的溫度和沖擊波壓力值大幅上升，分岔處火焰?zhèn)鞑ナ艿秸系K物式的誘導(dǎo)形成湍流，加速火焰燃燒，導(dǎo)致溫度顯著上升。研究結(jié)果表明，在封閉巷道內(nèi)的瓦斯爆炸程度比敞口巷道明顯強(qiáng)烈；同一巷道內(nèi)在瓦斯?jié)舛炔煌畛溟L(zhǎng)度一定的情況下，瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑サ木嚯x是瓦斯集聚長(zhǎng)度的3～6倍，爆炸范圍遠(yuǎn)大于瓦斯集聚范圍；瓦斯爆炸過(guò)程中由于巷道截面突變形成三波點(diǎn)，超壓顯著增大，加劇爆炸程度；瓦斯爆炸的火焰陣面?zhèn)鞑サ较锏婪植硖幦紵俾试龃�，溫度大幅上升，�?dǎo)致分岔處瓦斯爆炸破壞程度比其它位置嚴(yán)重。研究結(jié)果對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)和瓦斯爆炸事故的預(yù)防、調(diào)查有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：瓦斯爆炸 數(shù)值模擬 巷道 湍流
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD712.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 選題背景和研究意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-19
• 1.2.1 瓦斯爆炸機(jī)理研究11-12
• 1.2.2 瓦斯爆炸沖擊波傳播的實(shí)驗(yàn)研究12-14
• 1.2.3 瓦斯爆炸傳播的數(shù)值模擬14-18
• 1.2.4 存在的問(wèn)題18-19
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容和技術(shù)路線19-21
• 1.3.1 研究目的19
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.3.3 研究方法和技術(shù)路線20-21
• 2 瓦斯爆炸傳播理論分析21-27
• 2.1 瓦斯爆炸化學(xué)反應(yīng)機(jī)理21-23
• 2.1.1 瓦斯爆炸的條件21-22
• 2.1.2 瓦斯爆炸反應(yīng)的機(jī)理22-23
• 2.2 瓦斯爆炸火焰及沖擊波傳播特性分析23-27
• 2.2.1 瓦斯爆炸傳播特性理論分析23-25
• 2.2.2 火焰波與沖擊波的相互作用25-27
• 3 瓦斯爆炸的數(shù)值模擬研究27-37
• 3.1 引言27
• 3.2 物理模型27-28
• 3.3 數(shù)學(xué)模型28-35
• 3.3.1 基本假設(shè)28-29
• 3.3.2 均相湍流燃燒的時(shí)均方程29-30
• 3.3.3 湍流模型30-32
• 3.3.4 化學(xué)反應(yīng)模型32-33
• 3.3.5 燃燒模型33-34
• 3.3.6 壁面函數(shù)34-35
• 3.4 計(jì)算方法35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 4 巷道內(nèi)瓦斯爆炸模擬分析37-50
• 4.1 網(wǎng)格劃分及初始條件設(shè)置37-39
• 4.1.1 邊界及流場(chǎng)初始條件37
• 4.1.2 點(diǎn)火的初始條件37-38
• 4.1.3 網(wǎng)格劃分38-39
• 4.2 閉口與敞口的直巷道內(nèi)瓦斯的爆炸模擬39-49
• 4.2.1 閉口巷道充滿瓦斯氣體的爆炸模擬39-42
• 4.2.2 敞口巷道充滿瓦斯氣體的爆炸模擬42-44
• 4.2.3 敞口巷道局部充滿不同濃度瓦斯爆炸的模擬44-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 5 煤礦回采巷道條件對(duì)瓦斯爆炸傳播的影響50-59
• 5.1 巷道截面變窄對(duì)瓦斯爆炸影響的模擬分析50-54
• 5.1.1 初始條件設(shè)置50-51
• 5.1.2 模擬試驗(yàn)及結(jié)果分析51-54
• 5.1.2.1 巷道截面不變時(shí)瓦斯爆炸的模擬51-52
• 5.1.2.2 巷道截面變窄時(shí)瓦斯爆炸的模擬52-53
• 5.1.2.3 巷道截面變窄的大小不同對(duì)瓦斯爆炸的影響53-54
• 5.2 巷道分岔對(duì)瓦斯爆炸影響的模擬分析54-58
• 5.3 本章小結(jié)58-59
• 6 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文65-66
• 致謝66-67

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：高瓦斯礦井瓦斯爆炸沖擊波傳播規(guī)律的數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：310631