艦船內(nèi)部連通空間油氣爆燃機理研究
發(fā)布時間:2017-08-05 15:30
本文關鍵詞:艦船內(nèi)部連通空間油氣爆燃機理研究
更多相關文章: 連通空間 大渦模擬 爆燃超壓 火焰?zhèn)鞑?/b> 油氣預混氣體
【摘要】:艦船火災、爆燃事故日益增多,造成不可估量的人員傷亡與財產(chǎn)損失。艦船中存在眾多由艙室、走廊構成的連通型結構,發(fā)生于其中的爆燃事故,相對于獨立空間的爆燃危害,破壞性更大。因此,連通空間爆燃過程的研究對于艦船的安全運行具有理論與實際意義。針對艦船連通空間油氣爆燃現(xiàn)象,本文主要研究了通道尺寸形狀、點火位置以及空間尺度對空間內(nèi)爆燃過程的影響,力圖獲得連通空間油氣爆燃過程的作用機理。首先,針對連通空間油氣爆燃過程建立了三維瞬態(tài)數(shù)學模型。湍流流動采用大渦模擬,燃燒反應采用預混燃燒模型。與已有的實驗數(shù)據(jù)對比,結果表明,除了時間尺度的略微差別,爆燃參數(shù)的變化趨勢及大小均與實驗結果吻合較好,驗證了模型的有效性。其次,研究了等容積連通空間的通道尺寸與點火位置對爆燃過程的影響。通道長度對爆燃強度的影響很小,但通道直徑的改變則顯著的影響爆燃強度,其中直徑152mm下的爆燃強度最大,其最大壓升速率是直徑76mm情況下的2倍大小;通道長度增加,通道直徑減小,均會引起火焰加速;點火位置的不同導致初始火焰與流場分布的差異,進而影響到爆燃過程,尤其底端點火時,爆燃強度大于其他情形,爆燃超壓高達816k Pa。另外,等容積連通空間通道彎曲程度的增加將導致氣流流動、壓力傳播的損耗增多,因此,爆燃強度減弱。再次,研究了不等容積條件下連通空間體積比、通道尺寸以及點火位置對爆燃過程的影響。體積比、通道長度以及點火位置的改變對爆燃過程的影響顯著。大空間點火時,隨著體積比增大,空間中未燃氣體的預壓縮程度增加,爆燃強度隨之加強,體積比為8時的超壓峰值高達941k Pa,其最大壓升速率是等容積情況下的3倍;一定范圍內(nèi),通道長度越長,爆燃強度越大;對比小空間點火,大空間點火時爆燃強度更大,其超壓峰值增大16.4%,最大壓升速率則增加2.5倍。另外,針對等容積與不等容積兩種情況,本文分別研究了實際空間尺寸下連通空間的爆燃特性。大尺度連通空間爆燃過程與小尺度情況下相似,伴隨有預壓縮、射流火焰以及回流現(xiàn)象的發(fā)生,增大體積比也會導致爆燃強度的增加。但是大尺度下具有更高的超壓峰值、火焰速度,壓升速率更低,過程耗時更長。通過上述研究,加深了對連通空間爆燃過程的認識,揭示了爆燃過程中火焰面、壓力波以及流場流動三者之間的相互耦合,為艦船爆燃事故的防治提供了理論依據(jù),也為其他工業(yè)領域連通空間的防爆抑爆提供一定參考。
【關鍵詞】:連通空間 大渦模擬 爆燃超壓 火焰?zhèn)鞑?/strong> 油氣預混氣體
【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】:2015
【分類號】:U674.70;U698.4
【目錄】:
- 摘要4-6
- Abstract6-11
- 第1章 緒論11-20
- 1.1 研究目的及意義11-12
- 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
- 1.2.1 密閉空間爆炸理論研究現(xiàn)狀12-13
- 1.2.2 實驗研究現(xiàn)狀13-16
- 1.2.3 數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀16-18
- 1.3 本文主要研究內(nèi)容18-20
- 第2章 連通空間氣體爆燃數(shù)學模型與數(shù)值方法20-31
- 2.1 數(shù)學模型20-26
- 2.1.1 湍流模型20-24
- 2.1.2 燃燒計算模型24-25
- 2.1.3 壁面熱耗散模型25
- 2.1.4 邊界條件和初始條件25-26
- 2.2 數(shù)值方法26
- 2.3 模型驗證26-30
- 2.3.1 網(wǎng)格劃分27-28
- 2.3.2 模擬結果與實驗結果的對比28-30
- 2.4 本章小結30-31
- 第3章 連通空間爆燃傳播與氣體流動分析31-37
- 3.1 預壓縮現(xiàn)象31-33
- 3.2 回流現(xiàn)象33-34
- 3.3 湍流射流現(xiàn)象34-36
- 3.4 火焰、壓力波、流動的耦合36
- 3.5 本章小結36-37
- 第4章 等容積連通空間爆燃特性研究37-63
- 4.1 通道長度對爆燃過程的影響37-41
- 4.1.1 通道長度對爆燃壓力的影響37-39
- 4.1.2 通道長度對火焰速度與軸向流速的影響39-41
- 4.2 通道直徑對爆燃過程的影響41-45
- 4.2.1 通道直徑對爆燃壓力的影響42-44
- 4.2.2 通道直徑對火焰速度與軸向流速的影響44-45
- 4.3 點火位置對爆燃過程的影響45-49
- 4.3.1 點火位置對爆燃參數(shù)的影響45-47
- 4.3.2 點火位置對火焰結構的影響47-49
- 4.4 彎通道連通空間的爆燃參數(shù)研究49-57
- 4.4.1 彎通道對爆燃壓力的影響49-52
- 4.4.2 彎通道對軸向流速的影響52-53
- 4.4.3 彎通道對火焰結構的影響53-57
- 4.5 大尺度等容積連通空間爆燃過程研究57-61
- 4.5.1 爆燃參數(shù)58-59
- 4.5.2 火焰結構與流場分布59-61
- 4.6 本章小結61-63
- 第5章 不等容積連通空間爆燃特性研究63-84
- 5.1 空間體積比對爆燃過程的影響63-66
- 5.1.1 體積比對爆燃壓力的影響63-65
- 5.1.2 體積比對火焰速度與軸向流速的影響65-66
- 5.2 通道長度對爆燃過程的影響66-69
- 5.2.1 通道長度對爆燃壓力的影響66-68
- 5.2.2 通道長度對火焰速度與軸向速度的影響68-69
- 5.3 通道直徑對爆燃過程的影響69-72
- 5.3.1 通道直徑對爆燃壓力的影響69-70
- 5.3.2 通道直徑對火焰速度與軸向流速的影響70-72
- 5.4 點火位置對爆燃過程的影響72-78
- 5.4.1 大空間點火對爆燃過程的影響72-74
- 5.4.2 小空間點火對爆燃過程的影響74-76
- 5.4.3 大空間點火與小空間點火的對比76-78
- 5.5 大尺度不等容積連通空間爆燃過程研究78-82
- 5.5.1 爆燃參數(shù)79-81
- 5.5.2 火焰結構與流場分布81-82
- 5.6 本章小結82-84
- 結論84-86
- 參考文獻86-93
- 致謝93
【參考文獻】
中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條
1 尤明偉;傅偉斌;蔣軍成;;連通容器氣體密閉爆炸與泄爆過程的實驗研究[J];中國安全生產(chǎn)科學技術;2014年07期
,本文編號:625620
本文鏈接:http://sikaile.net/kejilunwen/anquangongcheng/625620.html
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