當(dāng)前煤礦井下采用的瓦斯爆炸阻隔爆裝置,如隔爆水棚,對(duì)爆炸沖擊波的抑制作用較弱；而且,這些技術(shù)僅針對(duì)一次性瓦斯爆炸,但不能有效抑制瓦斯多次及連續(xù)爆炸。針對(duì)上述缺陷,本文提出了泡沫陶瓷隔爆棚的新設(shè)想。通過(guò)流體飽和多孔介質(zhì)的波傳遞方法,數(shù)值模擬研究了瓦斯爆炸沖擊波在模擬掘進(jìn)巷道中設(shè)置不同片數(shù)泡沫陶瓷隔爆棚時(shí)的傳播狀況。模擬結(jié)果表明瓦斯爆炸沖擊波的超壓可以在泡沫陶瓷隔爆棚區(qū)衰減為對(duì)人員和井下設(shè)施的安全范圍,不能繼續(xù)向前在巷道中傳播。并從化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、爆炸力學(xué)、材料力學(xué)、沖擊波傳播理論等角度分析了泡沫陶瓷隔爆棚對(duì)瓦斯爆炸火焰波和沖擊波的雙重抑制機(jī)理。進(jìn)而,探討了泡沫陶瓷隔爆棚在煤礦井下不同部位的安裝設(shè)置。研究成果為開(kāi)發(fā)泡沫陶瓷隔爆棚抑制井下瓦斯多次及連續(xù)爆炸的新技術(shù)提供了理論依據(jù),有深遠(yuǎn)的實(shí)踐應(yīng)用意義。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
詳細(xì)摘要
Detailed Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
        1.2.1 瓦斯爆炸和傳播機(jī)理的研究
        1.2.2 瓦斯爆炸條件、傳播規(guī)律及狀態(tài)轉(zhuǎn)捩的機(jī)理研究
    1.3 防治瓦斯爆炸技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 防止瓦斯積聚技術(shù)
        1.3.2 瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)技術(shù)
        1.3.3 防止火源產(chǎn)生技術(shù)
    1.4 減小瓦斯爆炸影響范圍的抑爆、隔爆技術(shù)及材料的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 瓦斯爆炸阻隔爆技術(shù)研究
        1.4.2 瓦斯爆炸阻隔爆材料的研究
    1.5 瓦斯爆炸控制技術(shù)存在問(wèn)題
    1.6 本文研究?jī)?nèi)容、研究方法和技術(shù)路線
        1.6.1 主要研究?jī)?nèi)容
        1.6.2 主要研究方法
        1.6.3 研究的技術(shù)路線
2 瓦斯爆炸傳播規(guī)律的理論研究
    2.1 燃燒與爆炸
        2.1.1 生成焓及反應(yīng)焓
        2.1.2 阿累尼鳥(niǎo)斯（Arrhenius）定律
    2.2 瓦斯爆炸
        2.2.1 瓦斯爆炸破壞效應(yīng)
        2.2.2 瓦斯爆炸極限
        2.2.3 瓦斯爆炸極限的影響因素
    2.3 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論
        2.3.1 甲烷自動(dòng)點(diǎn)火機(jī)理
        2.3.2 甲烷火焰中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
    2.4 層流火焰和湍流火焰
        2.4.1 層流預(yù)混火焰?zhèn)鞑C(jī)理
        2.4.2 湍流預(yù)混火焰?zhèn)鞑C(jī)理
    2.5 爆燃波
        2.5.1 前驅(qū)沖擊波（或激波）的形成
        2.5.2 爆燃波的“兩波三區(qū)”結(jié)構(gòu)
    2.6 前驅(qū)沖擊波
        2.6.1 前驅(qū)沖擊波基本關(guān)系式
        2.6.2 前驅(qū)沖擊波的雨貢鈕曲線及瑞利直線
        2.6.3 前驅(qū)沖擊波的基本性質(zhì)
        2.6.4 沖擊波波后能量的分配
        2.6.5 沖擊波在固壁上的反射
    2.7 火焰波波陣面及其化學(xué)結(jié)構(gòu)
        2.7.1 火焰波波陣面
        2.7.2 瓦斯爆炸火焰鋒面的化學(xué)結(jié)構(gòu)
    2.8 受限空間中火焰加速機(jī)理
        2.8.1 火焰失穩(wěn)機(jī)理
        2.8.2 受限空間和障礙物引起的火焰失穩(wěn)和加速
    2.9 爆轟波
        2.9.1 爆轟波的基本關(guān)系式
        2.9.2 爆轟波的ZND模型
    2.10 可燃?xì)庵斜疾ㄞD(zhuǎn)變?yōu)楸Z波（DDT）的機(jī)理
    2.11 本章小結(jié)
3 泡沫陶瓷隔爆棚抑制井下瓦斯爆炸沖擊波的物理模型
    3.1 瓦斯爆炸沖擊波在井下巷道中的傳播規(guī)律
    3.2 泡沫陶瓷抑制瓦斯爆炸波的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)管道
        3.2.2 泡沫陶瓷對(duì)瓦斯爆炸的阻隔爆實(shí)驗(yàn)方案
        3.2.3 泡沫陶瓷淬熄火焰的高速攝影圖像
        3.2.4 泡沫陶瓷對(duì)瓦斯爆炸沖擊波的抑制效應(yīng)
        3.2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        3.2.6 泡沫陶瓷抑制井下巷道瓦斯爆炸波工程應(yīng)用需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題
    3.3 瓦斯爆炸數(shù)值模擬軟件介紹
    3.4 泡沫陶瓷隔爆棚抑制瓦斯爆炸沖擊波數(shù)值模擬采用的控制方程
        3.4.1 瓦斯爆炸沖擊波在空氣中傳播的守恒方程
        3.4.2 湍流模型
        3.4.3 瓦斯爆炸沖擊波在泡沫陶瓷隔爆棚中傳播的守恒方程
    3.5 本章小結(jié)
4 泡沫陶瓷隔爆棚抑制掘進(jìn)巷道瓦斯爆炸沖擊波的數(shù)值模擬
    4.1 泡沫陶瓷隔爆棚抑制掘進(jìn)巷道瓦斯爆炸沖擊波的幾何模型
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪x取
        4.1.2 泡沫陶瓷材料的選取
        4.1.3 幾何模型
        4.1.4 測(cè)點(diǎn)布置及超壓估算
    4.2 網(wǎng)格劃分
    4.3 初始條件、邊界條件和假設(shè)
        4.3.1 初始條件
        4.3.2 邊界條件
        4.3.3 假設(shè)
    4.4 模擬方案
    4.5 模擬結(jié)果
        4.5.1 20PP1/30mm不同片數(shù)泡沫陶瓷隔爆棚對(duì)瓦斯爆炸沖擊波的衰減規(guī)律
        4.5.2 20PPI/50mm不同片數(shù)泡沫陶瓷隔爆棚對(duì)瓦斯爆炸沖擊波的衰減規(guī)律
        4.5.3 30PPI/30mm不同片數(shù)泡沫陶瓷隔爆棚對(duì)瓦斯爆炸沖擊波的衰減規(guī)律
        4.5.4 30PPI/50mm不同片數(shù)泡沫陶瓷隔爆棚對(duì)瓦斯爆炸沖擊波的衰減規(guī)律
        4.5.5 孔徑對(duì)泡沫陶瓷隔爆棚抑制瓦斯爆炸沖擊波的影響
        4.5.6 厚度對(duì)泡沫陶瓷隔爆棚抑制瓦斯爆炸沖擊波的影響
    4.6 泡沫陶瓷隔爆棚區(qū)及出口處的沖擊波超壓-時(shí)間歷程
    4.7 不同規(guī)格泡沫陶瓷隔爆棚抑制瓦斯爆炸沖擊波的判定指標(biāo)
    4.8 模型的正確性分析
    4.9 本章小結(jié)
5 泡沫陶瓷隔爆棚抑制瓦斯爆炸的機(jī)理及工程應(yīng)用探討
    5.1 瓦斯爆炸火焰波和沖擊波之間的耦合效應(yīng)
    5.2 泡沫陶瓷的性質(zhì)
        5.2.1 泡沫陶瓷的物理化學(xué)特性
        5.2.2 泡沫陶瓷中熱傳導(dǎo)的基本原理
    5.3 泡沫陶瓷隔爆棚淬熄瓦斯爆炸火焰波的機(jī)理
        5.3.1 器壁碰撞淬熄機(jī)理
        5.3.2 狹縫淬熄機(jī)理
        5.3.3 泡沫陶瓷對(duì)未燃混合氣的湍流耗散和抑制效應(yīng)
        5.3.4 火焰拉伸淬熄機(jī)理
    5.4 泡沫陶瓷衰減瓦斯爆炸沖擊波的機(jī)理
        5.4.1 橫波和縱波
        5.4.2 瓦斯爆炸沖擊波在泡沫陶瓷中的波系演變和衰減機(jī)理
    5.5 當(dāng)前煤礦井下采用的阻隔爆技術(shù)及存在缺點(diǎn)
    5.6 泡沫陶瓷隔爆棚抑制瓦斯多次和連續(xù)爆炸的工程應(yīng)用探討
        5.6.1 泡沫陶瓷隔爆棚在掘進(jìn)工作面的應(yīng)用
        5.6.2 泡沫陶瓷隔爆棚在采煤工作面的應(yīng)用
        5.6.3 泡沫陶瓷隔爆棚在采空區(qū)和盲巷密閉的應(yīng)用
        5.6.4 泡沫陶瓷隔爆棚在瓦斯抽放管中的應(yīng)用
        5.6.5 泡沫陶瓷隔爆棚對(duì)風(fēng)門(mén)和防爆門(mén)的保護(hù)
        5.6.6 泡沫陶瓷隔爆棚用于火區(qū)應(yīng)急封閉
        5.6.7 泡沫陶瓷隔爆棚與隔爆水棚的聯(lián)合應(yīng)用
    5.7 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要研究工作及結(jié)論
    6.2 研究的創(chuàng)新性
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]定容燃燒彈中瓦斯爆炸的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬[J]. 梁運(yùn)濤,曾文.  燃燒科學(xué)與技術(shù). 2010(04)
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[3]φ700mm管道細(xì)水霧抑制瓦斯爆炸試驗(yàn)研究[J]. 李永懷,蔡周全.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2010(03)
[4]瓦斯爆炸界限的影響因素研究[J]. 王東武,張延松.  礦業(yè)安全與環(huán)保. 2009(06)
[5]管道內(nèi)障礙物擾動(dòng)對(duì)煤氣爆炸特性影響的數(shù)值模擬[J]. 王成,馬天寶,盧捷.  中國(guó)科學(xué)（G輯:物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)）. 2009(09)
[6]納米粉體對(duì)礦井瓦斯的抑爆作用[J]. 羅振敏,葛嶺梅,鄧軍,程方明.  湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2009(02)
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[8]鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論在礦井瓦斯抑爆中的應(yīng)用[J]. 羅振敏.  煤礦安全. 2009(02)
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[10]湍流狀態(tài)下甲烷爆炸特性的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 鄧軍,程方明,羅振敏,王華.  中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2008(08)

博士論文
[1]受限空間煤塵爆炸傳播及傷害模型研究[D]. 楊書(shū)召.河南理工大學(xué) 2010
[2]突出誘發(fā)瓦斯爆炸數(shù)值模擬及實(shí)證研究[D]. 楊春麗.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 2009

碩士論文
[1]礦井瓦斯爆炸控制材料的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張輝.西安科技大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3131756