艦船內(nèi)部連通空間油氣爆燃機(jī)理研究
發(fā)布時(shí)間：2017-08-05 15:30
本文關(guān)鍵詞：艦船內(nèi)部連通空間油氣爆燃機(jī)理研究
更多相關(guān)文章： 連通空間 大渦模擬 爆燃超壓 火焰?zhèn)鞑?/b> 油氣預(yù)混氣體
【摘要】：艦船火災(zāi)、爆燃事故日益增多,造成不可估量的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。艦船中存在眾多由艙室、走廊構(gòu)成的連通型結(jié)構(gòu),發(fā)生于其中的爆燃事故,相對(duì)于獨(dú)立空間的爆燃危害,破壞性更大。因此,連通空間爆燃過(guò)程的研究對(duì)于艦船的安全運(yùn)行具有理論與實(shí)際意義。針對(duì)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(diǎn)火位置以及空間尺度對(duì)空間內(nèi)爆燃過(guò)程的影響,力圖獲得連通空間油氣爆燃過(guò)程的作用機(jī)理。首先,針對(duì)連通空間油氣爆燃過(guò)程建立了三維瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型。湍流流動(dòng)采用大渦模擬,燃燒反應(yīng)采用預(yù)混燃燒模型。與已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,結(jié)果表明,除了時(shí)間尺度的略微差別,爆燃參數(shù)的變化趨勢(shì)及大小均與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,驗(yàn)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(diǎn)火位置對(duì)爆燃過(guò)程的影響。通道長(zhǎng)度對(duì)爆燃強(qiáng)度的影響很小,但通道直徑的改變則顯著的影響爆燃強(qiáng)度,其中直徑152mm下的爆燃強(qiáng)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(zhǎng)度增加,通道直徑減小,均會(huì)引起火焰加速;點(diǎn)火位置的不同導(dǎo)致初始火焰與流場(chǎng)分布的差異,進(jìn)而影響到爆燃過(guò)程,尤其底端點(diǎn)火時(shí),爆燃強(qiáng)度大于其他情形,爆燃超壓高達(dá)816k Pa。另外,等容積連通空間通道彎曲程度的增加將導(dǎo)致氣流流動(dòng)、壓力傳播的損耗增多,因此,爆燃強(qiáng)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(diǎn)火位置對(duì)爆燃過(guò)程的影響。體積比、通道長(zhǎng)度以及點(diǎn)火位置的改變對(duì)爆燃過(guò)程的影響顯著。大空間點(diǎn)火時(shí),隨著體積比增大,空間中未燃?xì)怏w的預(yù)壓縮程度增加,爆燃強(qiáng)度隨之加強(qiáng),體積比為8時(shí)的超壓峰值高達(dá)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(zhǎng)度越長(zhǎng),爆燃強(qiáng)度越大;對(duì)比小空間點(diǎn)火,大空間點(diǎn)火時(shí)爆燃強(qiáng)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(duì)等容積與不等容積兩種情況,本文分別研究了實(shí)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(guò)程與小尺度情況下相似,伴隨有預(yù)壓縮、射流火焰以及回流現(xiàn)象的發(fā)生,增大體積比也會(huì)導(dǎo)致爆燃強(qiáng)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(guò)程耗時(shí)更長(zhǎng)。通過(guò)上述研究,加深了對(duì)連通空間爆燃過(guò)程的認(rèn)識(shí),揭示了爆燃過(guò)程中火焰面、壓力波以及流場(chǎng)流動(dòng)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(lǐng)域連通空間的防爆抑爆提供一定參考。
【關(guān)鍵詞】：連通空間 大渦模擬 爆燃超壓 火焰?zhèn)鞑?/strong> 油氣預(yù)混氣體
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(guó)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(shí)驗(yàn)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?jī)?nèi)容18-20
- 第2章 連通空間氣體爆燃數(shù)學(xué)模型與數(shù)值方法20-31
- 2.1 數(shù)學(xué)模型20-26
- 2.1.1 湍流模型20-24
- 2.1.2 燃燒計(jì)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(yàn)證26-30
- 2.3.1 網(wǎng)格劃分27-28
- 2.3.2 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比28-30
- 2.4 本章小結(jié)30-31
- 第3章 連通空間爆燃傳播與氣體流動(dòng)分析31-37
- 3.1 預(yù)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(dòng)的耦合36
- 3.5 本章小結(jié)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(zhǎng)度對(duì)爆燃過(guò)程的影響37-41
- 4.1.1 通道長(zhǎng)度對(duì)爆燃?jí)毫Φ挠绊?/span>37-39
- 4.1.2 通道長(zhǎng)度對(duì)火焰速度與軸向流速的影響39-41
- 4.2 通道直徑對(duì)爆燃過(guò)程的影響41-45
- 4.2.1 通道直徑對(duì)爆燃?jí)毫Φ挠绊?/span>42-44
- 4.2.2 通道直徑對(duì)火焰速度與軸向流速的影響44-45
- 4.3 點(diǎn)火位置對(duì)爆燃過(guò)程的影響45-49
- 4.3.1 點(diǎn)火位置對(duì)爆燃參數(shù)的影響45-47
- 4.3.2 點(diǎn)火位置對(duì)火焰結(jié)構(gòu)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(duì)爆燃?jí)毫Φ挠绊?/span>49-52
- 4.4.2 彎通道對(duì)軸向流速的影響52-53
- 4.4.3 彎通道對(duì)火焰結(jié)構(gòu)的影響53-57
- 4.5 大尺度等容積連通空間爆燃過(guò)程研究57-61
- 4.5.1 爆燃參數(shù)58-59
- 4.5.2 火焰結(jié)構(gòu)與流場(chǎng)分布59-61
- 4.6 本章小結(jié)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(duì)爆燃過(guò)程的影響63-66
- 5.1.1 體積比對(duì)爆燃?jí)毫Φ挠绊?/span>63-65
- 5.1.2 體積比對(duì)火焰速度與軸向流速的影響65-66
- 5.2 通道長(zhǎng)度對(duì)爆燃過(guò)程的影響66-69
- 5.2.1 通道長(zhǎng)度對(duì)爆燃?jí)毫Φ挠绊?/span>66-68
- 5.2.2 通道長(zhǎng)度對(duì)火焰速度與軸向速度的影響68-69
- 5.3 通道直徑對(duì)爆燃過(guò)程的影響69-72
- 5.3.1 通道直徑對(duì)爆燃?jí)毫Φ挠绊?/span>69-70
- 5.3.2 通道直徑對(duì)火焰速度與軸向流速的影響70-72
- 5.4 點(diǎn)火位置對(duì)爆燃過(guò)程的影響72-78
- 5.4.1 大空間點(diǎn)火對(duì)爆燃過(guò)程的影響72-74
- 5.4.2 小空間點(diǎn)火對(duì)爆燃過(guò)程的影響74-76
- 5.4.3 大空間點(diǎn)火與小空間點(diǎn)火的對(duì)比76-78
- 5.5 大尺度不等容積連通空間爆燃過(guò)程研究78-82
- 5.5.1 爆燃參數(shù)79-81
- 5.5.2 火焰結(jié)構(gòu)與流場(chǎng)分布81-82
- 5.6 本章小結(jié)82-84
- 結(jié)論84-86
- 參考文獻(xiàn)86-93
- 致謝93
【參考文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究[J];中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù);2014年07期
，本文編號(hào)：625620
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