本文關(guān)鍵詞：連通容器內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸及泄爆過(guò)程的數(shù)值模擬

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【摘要】：在化工類生產(chǎn)裝備中通常存在著由管道連接組成的盛裝可燃?xì)怏w或液體的連通容器,由于人員操作不當(dāng)、不利環(huán)境因素等原因致使某容器中可燃?xì)怏w燃燒爆炸,產(chǎn)生的火焰和壓力波經(jīng)連接管道進(jìn)入鄰近容器,該鄰近容器將產(chǎn)生比同尺寸的單個(gè)容器更高的壓力峰值和壓力上升速率,后果也更嚴(yán)重。因此,研究連通容器內(nèi)氣體爆炸和泄爆及其影響因素對(duì)防止爆炸災(zāi)害具有重要意義。本文依據(jù)連通容器爆炸及泄爆過(guò)程的實(shí)際情況,采用流體力學(xué)軟件FLUENT以化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)為基礎(chǔ)建立守恒方程組,選擇Realizable k-ε模型和Eddy Dissipation模型分別對(duì)氣體爆炸及泄爆過(guò)程中的湍流與燃燒狀況進(jìn)行描述。采用數(shù)值模擬方法分析球形連通容器內(nèi)甲烷混合氣體爆炸及泄爆過(guò)程,數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比證明了所選模型的有效性。對(duì)不同條件(連接管長(zhǎng)和傳爆方向)下氣體爆炸過(guò)程容器內(nèi)流場(chǎng)變化及不同條件(破膜壓力和泄爆口面積)下氣體泄爆過(guò)程容器內(nèi)及外部區(qū)域流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明:增加連接管長(zhǎng),容器內(nèi)氣體湍流燃燒更劇烈,連通容器內(nèi)壓力達(dá)到的峰值更高,火焰?zhèn)魅胂噜徣萜骱?軸線上各點(diǎn)速度都得到極大提高,當(dāng)可燃?xì)怏w基本燃燒完時(shí),軸線上各點(diǎn)速度下降更緩、連通容器內(nèi)超壓更小;點(diǎn)火容器不同時(shí),較大容器中心點(diǎn)火連通容器內(nèi)的壓力峰值更高一些,兩種傳爆方向下,相鄰容器內(nèi)的壓力都比點(diǎn)火容器更早達(dá)到極大值;破膜壓力較小時(shí),大、小容器內(nèi)壓力持續(xù)升高,易發(fā)生非平衡泄爆,剛泄爆時(shí)泄壓口附近氣流速度更高些,容器外部區(qū)域壓力快速升高達(dá)到極大值后下降更緩慢,同一破膜壓力時(shí),小容器內(nèi)壓力上升得比大容器內(nèi)快,小容器更易發(fā)生非平衡泄爆;泄爆口面積較小時(shí),大、小兩容器內(nèi)壓力繼續(xù)升高,易發(fā)生非平衡泄爆,隨著泄爆口面積的增大,泄出的未燃?xì)怏w更多,外部區(qū)域火焰變形更明顯。本研究為連通容器內(nèi)氣體燃爆事故的安全防爆及泄爆技術(shù)發(fā)展提供了一定的理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：連通容器 氣體爆炸 泄爆 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ086.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題背景和研究意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況10-15
• 1.2.1 理論模型研究10-11
• 1.2.2 獨(dú)立容器爆炸研究11-12
• 1.2.3 獨(dú)立容器泄爆研究12-13
• 1.2.4 連通容器爆炸研究13-14
• 1.2.5 連通容器泄爆研究14-15
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容15-16
• 第二章 可燃?xì)怏w爆炸的基本理論16-21
• 2.1 可燃?xì)怏w爆炸的條件和特點(diǎn)16
• 2.1.1 可燃?xì)怏w爆炸的條件16
• 2.1.2 可燃?xì)怏w爆炸的特點(diǎn)16
• 2.2 可燃?xì)怏w爆炸的基本模式16-17
• 2.3 可燃?xì)怏w爆炸的基本參數(shù)17-19
• 2.4 可燃?xì)怏w爆炸的影響因素19-20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 第三章 數(shù)值模型的建立21-29
• 3.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介21
• 3.2 FLUENT軟件簡(jiǎn)介21-22
• 3.3 數(shù)學(xué)模型22-26
• 3.3.1 基本控制方程22-23
• 3.3.2 湍流模型23-25
• 3.3.3 燃燒模型25-26
• 3.3.4 數(shù)值求解方法26
• 3.4 計(jì)算區(qū)域及網(wǎng)格劃分26-27
• 3.5 初始和邊界條件27-28
• 3.6 本章小結(jié)28-29
• 第四章 連通容器內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸過(guò)程的數(shù)值模擬研究29-40
• 4.1 數(shù)值模擬的可行性29-30
• 4.2 連接管長(zhǎng)對(duì)連通容器爆炸過(guò)程的影響30-36
• 4.2.1 連通容器內(nèi)溫度場(chǎng)分布30-32
• 4.2.2 連通容器水平軸線上各點(diǎn)速度32-34
• 4.2.3 連通容器內(nèi)壓力變化34-36
• 4.3 傳爆方向?qū)B通容器爆炸過(guò)程的影響36-38
• 4.3.1 連通容器水平軸線上各點(diǎn)速度36-37
• 4.3.2 連通容器內(nèi)壓力變化37-38
• 4.4 本章小結(jié)38-40
• 第五章 連通容器內(nèi)可燃?xì)怏w泄爆過(guò)程的數(shù)值模擬研究40-67
• 5.1 數(shù)值模擬的可行性40-41
• 5.2 破膜壓力對(duì)連通容器泄爆過(guò)程的影響41-54
• 5.2.1 溫度場(chǎng)分布41-45
• 5.2.2 速度場(chǎng)分布45-51
• 5.2.3 壓力變化51-54
• 5.3 泄爆.面積對(duì)連通容器泄爆過(guò)程的影響54-65
• 5.3.1 溫度場(chǎng)分布54-58
• 5.3.2 速度場(chǎng)分布58-63
• 5.3.3 壓力變化63-65
• 5.4 本章小結(jié)65-67
• 第六章 結(jié)論67-69
• 6.1 本文主要結(jié)論67-68
• 6.2 問(wèn)題和展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 致謝72-73
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果73-74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 尤明偉;蔣軍成;喻源;王志榮;;不同管長(zhǎng)條件下連通容器預(yù)混氣體泄爆實(shí)驗(yàn)[J];化工學(xué)報(bào);2011年10期

2 尤明偉;喻源;蔣軍成;王志榮;;不同管長(zhǎng)條件下連通容器預(yù)混氣體的爆炸[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2012年03期

3 林柏泉,桂曉宏;瓦斯爆炸過(guò)程中火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的模擬研究[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2002年01期

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本文編號(hào)：574307