本文關(guān)鍵詞：煤礦瓦斯煤塵爆炸數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：瓦斯煤塵爆炸是我國煤礦事故中最嚴重的一種事故，由它導(dǎo)致的死亡人數(shù)占各類重大事故造成死亡人數(shù)總和的一半以上。瓦斯瞬間爆炸產(chǎn)生的溫度可高達1850-2650℃，壓力已遠遠超過初始壓力的9倍，爆源附近氣體的速度以每秒幾百米以上向外部沖擊，造成傷亡人數(shù)增加、損壞器材設(shè)施和巷道。爆炸后使瓦斯具有較低的濃度，使生成物CO和CO2迅速增加，將導(dǎo)致人員中毒甚至窒息。煤礦井下瓦斯爆炸事故的頻繁發(fā)生，使得人們必須深入的研究了解瓦斯爆炸的傳播規(guī)律，才能針對井下的具體條件，來降低瓦斯爆炸事故的發(fā)生和制作出具有穩(wěn)定性好和安全系數(shù)高的阻隔爆設(shè)施，以此使由爆炸事故引起的危害降到最低。 本文將理論分析和前人研究成果相結(jié)合，針對巷道內(nèi)瓦斯煤塵的混合爆炸過程，通過流體力學(xué)軟件fluent進行數(shù)值模擬研究，為了更好的對巷道內(nèi)瓦斯煤塵混合爆炸過程進行敘述，還建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)和物理模型，并擬定了模型的邊界條件和數(shù)值模擬的初始條件。對瓦斯煤塵混合爆炸過程的模擬采用渦耗散概念模型(EDC)，對爆炸過程中速度和壓力變化關(guān)系的處理采用PISO算法。由于壁面附近是氣固兩相流，為了提高模擬的精度和準(zhǔn)確性，壁面附近的流場采用非平衡函數(shù)法處理。 本課題主要研究了以下個方面，分別為(1)煤塵粒徑大小對爆炸超壓的影響，結(jié)果顯示最大爆炸超壓值隨著煤塵粒徑的增大明顯減小，而且基本呈線性變化。由復(fù)合爆炸引起的最大爆炸超壓在煤塵粒徑為40μm時達到最大值。(2)瓦斯?jié)舛扰c煤塵濃度分別對爆炸超壓的影響，結(jié)果顯示在甲烷濃度恒定時，隨著增加煤塵的濃度，最大爆炸超壓值呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，存在一個最大值。其中當(dāng)煤塵濃度為390g/m3，5%的瓦斯?jié)舛葧r由爆炸產(chǎn)生的爆炸壓力達到最大值。(3)煤塵粒徑對爆炸壓力上升速率的影響，結(jié)果顯示當(dāng)適當(dāng)?shù)臏p小煤塵粒徑，爆炸壓力的上升速率反而逐漸加快。(4)瓦斯?jié)舛群兔簤m濃度對爆炸最大壓力上升速率的影響，結(jié)果顯示當(dāng)煤塵濃度恒定時，爆炸最大壓力的上升速率隨著瓦斯?jié)舛鹊淖兓尸F(xiàn)出先增大后減小的趨勢。而在瓦斯?jié)舛裙潭ǖ那疤嵯抡w與前者呈現(xiàn)一樣的變化趨勢。(5)瓦斯煤塵混合爆炸火焰?zhèn)鞑ヌ匦�，結(jié)果顯示瓦斯煤塵混合爆炸所產(chǎn)生的火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x要遠遠高于純瓦斯的爆炸，且傳播的速度隨著溫度的升高而顯著加快。
【關(guān)鍵詞】：瓦斯煤塵 數(shù)值模擬 最大爆炸壓力 最大爆炸壓力上升速率
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD714.5;TD712.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 選題背景和研究意義10-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 障礙物對爆炸傳播特性的影響14
• 1.2.2 煤塵對爆炸傳播特性的影響14-15
• 1.2.3 瓦斯爆炸特性數(shù)值模擬15-16
• 1.2.4 瓦斯煤塵共存爆炸傳播規(guī)律16
• 1.2.5 不同巷道結(jié)構(gòu)對爆炸傳播特性的影響16-17
• 1.3 數(shù)值模擬研究17-18
• 1.4 反應(yīng)機理18-19
• 1.5 本文研究的目的19
• 1.6 本文研究內(nèi)容19-20
• 2 瓦斯煤塵爆炸傳播理論分析及傳播機理20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 瓦斯爆炸反應(yīng)機理20-24
• 2.2.1 瓦斯爆炸反應(yīng)機理分析20-21
• 2.2.2 瓦斯爆炸的條件21-24
• 2.3 瓦斯爆炸傳播的物理化學(xué)機制24-27
• 2.3.1 爆炸火焰?zhèn)鞑?/span>25
• 2.3.2 空氣沖擊波傳播25-26
• 2.3.3 瓦斯爆炸沖擊波爆燃轉(zhuǎn)爆轟26-27
• 2.4 沉積煤塵參與爆炸的理論分析27-33
• 2.4.1 沉積煤塵參與爆炸的條件27
• 2.4.2 單顆粒煤塵受力分析27-31
• 2.4.3 影響煤塵爆炸的因素31-33
• 3 瓦斯煤塵混合爆炸傳播數(shù)值仿真研究33-44
• 3.1 引言33
• 3.2 模型的選取33-36
• 3.3 壁面函數(shù)函數(shù)36-37
• 3.4 計算方法37-38
• 3.5 化學(xué)反應(yīng)機理38-39
• 3.6 網(wǎng)格劃分的原則39-40
• 3.7 煤礦巷道物理建模及網(wǎng)格劃分40-42
• 3.8 邊界條件與初始條件的設(shè)置42-44
• 4 模擬結(jié)果及分析44-58
• 4.1 管道內(nèi)瓦斯-煤塵爆炸特征44-45
• 4.2 管道內(nèi)瓦斯-煤塵爆炸特征參數(shù)結(jié)果45-47
• 4.3 煤塵粒徑大小對爆炸超壓的影響47-49
• 4.4 煤塵粒徑對爆炸壓力上升速率的影響49-50
• 4.5 瓦斯?jié)舛扰c煤塵濃度對爆炸超壓的影響50-54
• 4.6 瓦斯?jié)舛群兔簤m濃度對爆炸最大壓力上升速率的影響54-56
• 4.7 純瓦斯爆炸與瓦斯煤塵混合爆炸火焰分析56-58
• 5 結(jié)論與展望58-61
• 5.1 結(jié)論58-59
• 5.2 展望與不足59-61
• 參考文獻61-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文67-68
• 致謝68-69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 沈玉玲,寧建國,盧捷;一些典型管道煤氣爆炸的數(shù)值模擬研究[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2001年03期

2 王寶興,經(jīng)建生;煤礦瓦斯爆炸主要原因的試驗研究[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2004年S1期

3 劉義;孫金華;陳東梁;陳先峰;王青松;;甲烷-煤塵復(fù)合體系中煤塵爆炸下限的實驗研究[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2007年04期

4 高爾新,白春華,薛玉,成志輝,王禮;巷道瓦斯爆炸的計算機模擬研究[J];爆破;2003年S1期

5 范寶春,雷勇,姜孝海;激波與堆積粉塵相互作用的數(shù)值模擬[J];爆炸與沖擊;2002年03期

6 黎體發(fā),張莉聰,徐景德;瓦斯爆炸火焰波與沖擊波伴生關(guān)系的實驗研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2005年02期

7 司榮軍;王春秋;張延松;李潤之;;瓦斯煤塵爆炸傳播研究綜述及展望[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2007年01期

8 王東武;張延松;;瓦斯爆炸界限的影響因素研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2009年06期

9 費國云;獨頭巷道中瓦斯爆炸引爆沉積煤塵的試驗[J];煤炭工程師;1997年04期

10 司榮軍;;瓦斯煤塵爆炸研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2014年01期

  本文關(guān)鍵詞：煤礦瓦斯煤塵爆炸數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：327771