爆炸壓力是評(píng)估事故災(zāi)害后果、實(shí)施安全防護(hù)措施的重要指標(biāo)。氣體爆炸過(guò)程中,火焰不穩(wěn)定會(huì)增大燃燒表面積,進(jìn)而增加爆炸強(qiáng)度。多數(shù)的爆炸壓力預(yù)測(cè)模型或假設(shè)燃燒熱瞬間釋放,或假設(shè)火焰勻速傳播,未考慮火焰失穩(wěn)傳播過(guò)程,致使爆炸壓力的理論預(yù)測(cè)值和實(shí)驗(yàn)值相差甚大。鑒于此,本研究自主設(shè)計(jì)、搭建了火焰精細(xì)結(jié)構(gòu)和爆炸壓力測(cè)試系統(tǒng),采用實(shí)驗(yàn)研究、理論分析、數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,揭示了火焰失穩(wěn)傳播和爆炸壓力的耦合影響機(jī)制,建立了基于動(dòng)態(tài)火焰褶皺因子的爆炸壓力預(yù)測(cè)模型,并對(duì)不同尺度下氫氣-空氣爆炸壓力進(jìn)行理論預(yù)測(cè)。主要結(jié)果和結(jié)論如下:(1)揭示了當(dāng)量比、摻混氣體種類(lèi)、摻混比、初始?jí)毫?duì)定壓燃燒階段火焰失穩(wěn)傳播的影響規(guī)律。隨著初始?jí)毫Φ脑黾?熱擴(kuò)散不穩(wěn)定的失穩(wěn)效應(yīng)或穩(wěn)定效應(yīng)幾乎恒定,流體動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的失穩(wěn)效應(yīng)單調(diào)增強(qiáng)。貧燃和當(dāng)量比Φ=1.0的工況,隨著甲烷、氨氣摻混比的增加,熱擴(kuò)散不穩(wěn)定的失穩(wěn)效應(yīng)和流體動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的失穩(wěn)效應(yīng)均逐漸降低;隨著丙烷摻混比的增加,有效劉易斯數(shù)經(jīng)歷了 至Leeff>1.0的轉(zhuǎn)變,流體動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的失穩(wěn)效應(yīng)呈“先迅速減小,后幾乎恒定”的趨勢(shì)。富燃工況,隨著甲烷、丙烷、氨氣摻混比的增加,...

【文章頁(yè)數(shù)】：143 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)表
1 緒論
    1.1 研究背景和研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)工作研究進(jìn)展
        1.2.1 層流預(yù)混火焰的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 火焰失穩(wěn)傳播的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 爆炸壓力預(yù)測(cè)的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究目的和研究?jī)?nèi)容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究?jī)?nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)材料
    2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        2.1.1 可視化球形密閉腔室
        2.1.2 高速紋影光學(xué)系統(tǒng)
        2.1.3 壓力測(cè)試系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        2.1.4 配氣系統(tǒng)
        2.1.5 高壓點(diǎn)火系統(tǒng)和時(shí)序控制系統(tǒng)
    2.2 初始條件和典型實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        2.2.1 初始條件
        2.2.2 典型實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    2.3 實(shí)驗(yàn)材料
    2.4 本章小結(jié)
3 火焰失穩(wěn)傳播的影響機(jī)制研究
    3.1 氫氣-空氣火焰形態(tài)特性
    3.2 甲烷、丙烷、氨氣摻混對(duì)氫氣-空氣火焰形態(tài)的影響規(guī)律
        3.2.1 氫氣-甲烷-空氣的火焰形態(tài)
        3.2.2 氫氣-丙烷-空氣的火焰形態(tài)
        3.2.3 氫氣-氨氣-空氣的火焰形態(tài)
        3.2.4 火焰失穩(wěn)傳播控制機(jī)理的討論
    3.3 臨界火焰半徑和火焰加速指數(shù)
        3.3.1 臨界火焰半徑
        3.3.2 火焰加速指數(shù)
    3.4 火焰失穩(wěn)和爆炸壓力的耦合特性分析
    3.5 熱擴(kuò)散不穩(wěn)定和流體動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定相互作用下的火焰鋒面演變規(guī)律
    3.6 本章小結(jié)
4 層流燃燒速度的影響機(jī)制研究
    4.1 層流燃燒速度的求解方法
        4.1.1 定容法
        4.1.2 CHEMKIN數(shù)值方法
    4.2 甲烷、丙烷、氨氣摻混對(duì)氫氣-空氣層流燃燒速度的影響規(guī)律
    4.3 熱力學(xué)分析和燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性分析
        4.3.1 絕熱火焰溫度和熱擴(kuò)散系數(shù)
        4.3.2 層流火焰結(jié)構(gòu)
        4.3.3 敏感性分析
        4.3.4 活性基團(tuán)濃度及活性基團(tuán)凈反應(yīng)速率
    4.4 本章小結(jié)
5 耦合火焰失穩(wěn)傳播的爆炸壓力預(yù)測(cè)
    5.1 甲烷、丙烷、氨氣摻混對(duì)爆炸壓力的影響規(guī)律
    5.2 基于分形維數(shù)的爆炸壓力預(yù)測(cè)
    5.3 基于褶皺因子的爆炸壓力預(yù)測(cè)
        5.3.1 定壓燃燒階段火焰褶皺因子
        5.3.2 定容燃燒階段火焰褶皺因子
        5.3.3 火焰褶皺因子的極限值
        5.3.4 火焰褶皺因子的動(dòng)態(tài)模型
    5.4 尺度效應(yīng)對(duì)爆炸壓力預(yù)測(cè)的影響規(guī)律
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3782846