發(fā)布時間：2017-09-13 05:47

  本文關(guān)鍵詞：管道內(nèi)置障條件下瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的研究

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【摘要】：瓦斯爆炸是煤礦井下最嚴重的事故災(zāi)害之一，煤礦瓦斯爆炸事故給人民的生命和財產(chǎn)造成了嚴重的損失。近幾年，由于能源消耗的增加，煤炭需求量大幅度提高，瓦斯爆炸事故死亡人數(shù)占煤礦事故死亡人數(shù)的比例逐年升高，重特大瓦斯爆炸事故頻繁發(fā)生。因此，預(yù)防和控制瓦斯爆炸事故是煤礦安全生產(chǎn)工作中亟待解決的重大問題。本文利用水平長直管道系統(tǒng)研究了置障條件下瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律，希望為預(yù)防和治理煤礦瓦斯事故提供理論依據(jù)，主要研究工作如下： （1）建立了大規(guī)模水平爆炸管道實驗系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由管道系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、高速攝影系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和抽真空系統(tǒng)組成；設(shè)計外觸發(fā)裝置，保證點火系統(tǒng)、高速攝影系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠同時被觸發(fā)。 （2）比較了有無障礙物條件下瓦斯爆炸火焰的傳播過程，發(fā)現(xiàn)障礙物可以極大地提高火焰?zhèn)鞑ニ俣龋够鹧婕铀俚缴习倜酌棵肷踔涟l(fā)生爆燃轉(zhuǎn)爆轟。研究了障礙物的數(shù)量、間距、阻塞比和形狀對瓦斯爆炸火焰速度的影響。結(jié)果表明，障礙物數(shù)量的增多增加了對火焰的擾動，使火焰速度呈現(xiàn)出增加的趨勢；障礙物間距越大，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍娇�，較小間距的障礙物不利于火焰的加速；瓦斯?jié)舛葹?%時，半圓形障礙物火焰?zhèn)鞑ニ俣茸羁欤渌螤钫系K物下火焰?zhèn)鞑ニ俣容^低；瓦斯?jié)舛葹?0%時，四孔圓環(huán)和擋板障礙物工況下火焰?zhèn)鞑ニ俣茸钚。渌螤钫系K物工況下火焰?zhèn)鞑ペ厔菹嗨�；障礙物阻塞比越大，未燃氣體和激波的相互作用越強，越有利于火焰加速，但火焰在障礙物處的能量損失會隨著阻塞比的增加而增大，不利于火焰的傳播，因此火焰最終的加速效果是由這兩個競爭機制共同決定的。 （3）研究了密閉管道中瓦斯爆炸超壓分布規(guī)律。實驗測得的瓦斯爆炸超壓一般小于1MPa，激波在傳播過程中，一部分能量通過管壁散失到外界，一部分能量傳給未燃氣體，導(dǎo)致了激波能量下降，爆炸超壓隨距離呈現(xiàn)下降趨勢。激波越過障礙物后受到火焰的影響較小，在不同工況下爆炸超壓呈現(xiàn)出相似的分布規(guī)律。 （4）對密閉管道中火焰?zhèn)鞑コ尸F(xiàn)出復(fù)雜的運動過程進行了實驗研究，發(fā)現(xiàn)了火焰?zhèn)鞑サ亩啻握袷帯⒉煌铀俳K態(tài)和不同工況下熄滅位置不同等特征。火焰越過障礙物后以湍流形式向前傳播，火焰加速誘導(dǎo)產(chǎn)生的激波受到固壁作用在管道中往復(fù)運動，未燃氣體在激波的作用下會改變運動的方向，，因此火焰也會隨著未燃氣體的流動而改變傳播方向，進而發(fā)生振蕩傳播的現(xiàn)象。 （5）基于Matlab軟件，用平均火焰邊界法和最大相似系數(shù)法對瓦斯爆炸火焰圖像進行處理，得到了視窗處的火焰?zhèn)鞑ニ俣�。圖像處理得到的火焰速度與實驗測得的火焰速度吻合較好，最大相似系數(shù)法求得的視窗處火焰速度驗證了火焰復(fù)雜傳播過程的現(xiàn)象。
【關(guān)鍵詞】：瓦斯爆炸 障礙物 火焰速度 爆炸超壓 圖像處理
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD712
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 選題背景和研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 火焰加速機理12-15
• 1.2.2 置障條件下火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律研究15-18
• 1.3 本文主要研究工作18-20
• 第2章 實驗裝置和實驗方法20-29
• 2.1 實驗系統(tǒng)20-25
• 2.1.1 管道系統(tǒng)20-21
• 2.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)21-23
• 2.1.3 高速攝影系統(tǒng)23-24
• 2.1.4 點火系統(tǒng)24-25
• 2.2 實驗步驟25-26
• 2.3 傳感器分布26-29
• 第3章 障礙物對火焰?zhèn)鞑ミ^程的影響研究29-59
• 3.1 障礙物對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/span>29-43
• 3.1.1 障礙物的數(shù)量30-32
• 3.1.2 障礙物的間距32-34
• 3.1.3 障礙物的阻塞比34-38
• 3.1.4 障礙物的形狀38-43
• 3.2 瓦斯爆炸超壓研究43-48
• 3.2.1 障礙物間距對瓦斯爆炸超壓的影響44-46
• 3.2.2 障礙物形狀對瓦斯爆炸超壓的影響46-48
• 3.3 火焰復(fù)雜傳播過程研究48-57
• 3.3.1 火焰多次振蕩后在管道末端熄滅49-51
• 3.3.2 反射波對火焰?zhèn)鞑サ挠绊?/span>51-53
• 3.3.3 火焰加速到爆轟后發(fā)生二次回傳53-55
• 3.3.4 火焰多次振蕩后在管道前端熄滅55-57
• 3.4 本章小結(jié)57-59
• 第4章 瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑D像研究59-75
• 4.1 火焰?zhèn)鞑サ母咚贁z影圖像分析59-62
• 4.2 平均火焰面法計算火焰速度62-64
• 4.2.1 火焰圖像的預(yù)處理62-63
• 4.2.2 火焰區(qū)域的提取63-64
• 4.2.3 火焰邊界的提取和火焰邊界的平均化64
• 4.3 最大相似系數(shù)法計算火焰速度64-69
• 4.3.1 計算原理65-66
• 4.3.2 最大相似系數(shù)法計算結(jié)果66-69
• 4.4 兩種計算方法比較69-74
• 4.5 本章小結(jié)74-75
• 第5章 結(jié)論和展望75-77
• 5.1 主要研究工作及結(jié)論75-76
• 5.2 展望76-77
• 參考文獻77-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單83-84
• 致謝84

【參考文獻】

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本文編號：841889