本文關(guān)鍵詞：瓦斯抽采管路內(nèi)的爆炸流場(chǎng)模擬研究

  更多相關(guān)文章： 水平彎管 爆炸流場(chǎng) 火焰面 反應(yīng)速率 速度波 壓力波

【摘要】：瓦斯抽采是煤礦瓦斯治理的根本措施，將煤礦開采過程中產(chǎn)生的瓦斯及時(shí)抽走可大大降低瓦斯爆炸和窒息事故的發(fā)生率。我國瓦斯抽采方式大多使用煤層泄壓的方法，，易導(dǎo)致抽取管路中瓦斯?jié)舛容^低，約在8%～12%之間，正好處于爆炸極限范圍內(nèi)。 本文以國內(nèi)某煤礦實(shí)際抽采的一段水平彎管為研究對(duì)象，考察了彎管內(nèi)一旦發(fā)生爆炸后，管內(nèi)的溫度、壓力、速度、反應(yīng)速率等的分布和傳播特征，并對(duì)比分析了管路結(jié)構(gòu)以及管徑大小對(duì)爆炸流場(chǎng)的影響。 對(duì)于彎管內(nèi)的爆炸過程，管路的連續(xù)拐彎導(dǎo)致氣體湍動(dòng)能和動(dòng)能耗散率增大，進(jìn)而反應(yīng)速率加快，彎管內(nèi)氣體燃燒完成的時(shí)間要比直徑和長(zhǎng)度相同的直管內(nèi)反應(yīng)時(shí)間短7.4%；彎管內(nèi)爆炸氣體的溫度、壓力、速度、反應(yīng)速率均以一定加速度向前發(fā)展，到達(dá)管口后溫度高達(dá)2947K，氣體相對(duì)壓力達(dá)24.4MPa，氣體流速為801m/s、反應(yīng)速率為3.97kmol/m3·s。 直管內(nèi)的燃燒火焰面自始至終呈現(xiàn)“”形狀，在80ms時(shí)刻，管內(nèi)存在十分明顯的速度波、溫度波、反應(yīng)速率波和壓力波。其中速度波最超前，其次是壓力波和反應(yīng)速率波，最后是溫度波。管徑大小對(duì)直管內(nèi)燃燒流場(chǎng)具有一定影響，隨著管徑的增大，燃燒氣體的溫度逐漸減小，管內(nèi)氣體最高瞬時(shí)速度和最大相對(duì)壓力呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。 兩種型式管路中反應(yīng)速率均為先緩慢上升再加速上升的過程，在緩慢上升階段差別不大，但在加速上升階段，彎管內(nèi)反應(yīng)速率的加速度較大。從管道內(nèi)氣體燃燒的整個(gè)過程來看，在兩種型式管道內(nèi)出現(xiàn)的最高溫度和最高反應(yīng)速率幾乎相同，直管內(nèi)的最高相對(duì)壓力和最高氣體流速要顯著高于彎管34.1%和13.4%。 本研究對(duì)瓦斯抽采管路的設(shè)計(jì)、布置以及發(fā)生爆炸后的處理與防護(hù)措施具有重要理論意義和實(shí)際價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：水平彎管 爆炸流場(chǎng) 火焰面 反應(yīng)速率 速度波 壓力波
【學(xué)位授予單位】：遼寧石油化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD712.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 文獻(xiàn)綜述10-20
• 1.1 瓦斯的性質(zhì)及其危害10-11
• 1.2 瓦斯抽采技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r11-12
• 1.3 煤礦瓦斯運(yùn)移及爆炸研究進(jìn)展12-17
• 1.3.1 瓦斯燃燒反應(yīng)機(jī)理研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 瓦斯運(yùn)移過程數(shù)值模擬研究進(jìn)展14-15
• 1.3.3 瓦斯爆炸過程模擬研究進(jìn)展15-17
• 1.4 問題的提出17-18
• 1.5 流體動(dòng)力學(xué)的相關(guān)介紹18-19
• 1.5.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的相關(guān)介紹18
• 1.5.2 Fluent 軟件的簡(jiǎn)介18-19
• 1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 2 瓦斯混合氣體爆炸傳播數(shù)學(xué)模型20-27
• 2.1 合理假設(shè)20
• 2.2 可壓縮氣體流動(dòng)數(shù)學(xué)模型20-22
• 2.3 氣體組分傳輸?shù)挠?jì)算22
• 2.4 反應(yīng)速率模型22-23
• 2.4.1 有限速率模型22-23
• 2.4.2 渦耗散模型23
• 2.5 物理模型及網(wǎng)格劃分23-24
• 2.6 計(jì)算條件24-26
• 2.6.1 初始混合氣體組成24
• 2.6.2 點(diǎn)火條件24-25
• 2.6.3 混合氣體熱容計(jì)算方法25
• 2.6.4 邊界條件25-26
• 2.7 本章小結(jié)26-27
• 3 水平彎管內(nèi)瓦斯爆炸流場(chǎng)分析27-43
• 3.1 數(shù)值計(jì)算方法與過程描述27
• 3.2 計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性驗(yàn)證27-29
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置的建立28
• 3.2.2 模擬計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)值的對(duì)比28-29
• 3.3 水平彎管內(nèi)瓦斯爆炸流場(chǎng)分析29-42
• 3.3.1 燃燒火焰面分布特征29-32
• 3.3.2 管內(nèi)燃燒溫度場(chǎng)特征32-34
• 3.3.3 管內(nèi)壓力場(chǎng)特征34-37
• 3.3.4 管內(nèi)速度場(chǎng)特征37-40
• 3.3.5 管內(nèi)組分濃度分布特征40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 4 水平直管內(nèi)瓦斯爆炸流場(chǎng)分析43-56
• 4.1 水平直管內(nèi)瓦斯爆炸流場(chǎng)特點(diǎn)43-48
• 4.1.1 水平直管內(nèi)溫度特點(diǎn)44-45
• 4.1.2 水平直管內(nèi)反應(yīng)速率特點(diǎn)45-46
• 4.1.3 水平直管內(nèi)相對(duì)壓力特點(diǎn)46-47
• 4.1.4 水平直管內(nèi)氣體流速特點(diǎn)47-48
• 4.2 管道直徑對(duì)爆炸流場(chǎng)的影響48-51
• 4.2.1 管徑對(duì)燃燒完成時(shí)間的影響48-49
• 4.2.2 管徑對(duì)溫度的影響49
• 4.2.3 管徑對(duì)氣體速度的影響49-50
• 4.2.4 管徑對(duì)壓力的影響50-51
• 4.3 水平直管和彎管內(nèi)爆炸流場(chǎng)的對(duì)比51-55
• 4.3.1 爆炸流場(chǎng)主要參數(shù)對(duì)比51-52
• 4.3.2 壓力對(duì)比52-53
• 4.3.3 溫度對(duì)比53
• 4.3.4 反應(yīng)速率對(duì)比53-54
• 4.3.5 速度對(duì)比54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 5 結(jié)論56-58
• 參考文獻(xiàn)58-65
• 致謝65-66
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：943970