本文關(guān)鍵詞：細(xì)水霧作用于甲烷爆炸數(shù)值模擬

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【摘要】：瓦斯爆炸是煤礦行業(yè)中發(fā)生最普遍的事故類型之一,隨著人們環(huán)保意識的逐漸增強(qiáng),具有較高滅火性能的哈龍滅火劑已經(jīng)在蒙特利爾條約中被嚴(yán)格控制,所以尋找一種新型的火災(zāi)及爆炸抑制劑顯得尤為重要。細(xì)水霧,作為一種廉價的、環(huán)境友好的抑制劑已經(jīng)吸引了很多研究者的注意力,對其滅火及抑爆性能的研究也已經(jīng)成為目前國際火災(zāi)領(lǐng)域的熱點研究內(nèi)容之一本文針對密閉容器中細(xì)水霧作用于甲烷／空氣的爆炸過程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,分析了水霧條件和障礙物對爆炸過程的影響,探討了細(xì)水霧影響爆炸過程的主要機(jī)理,具體的研究內(nèi)容及結(jié)論如下：(1)針對細(xì)水霧作用于甲烷爆炸過程,建立了氣／液兩相共存的三維數(shù)值計算模型,通過對模擬計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的比對,驗證了本文中所建立的數(shù)值模型的準(zhǔn)確性與有效性。(2)研究了細(xì)水霧粒徑、水霧初速度和水霧施加量對于甲烷爆炸過程的影響。隨著細(xì)水霧粒徑的增大,爆炸強(qiáng)度先減小后增大；最優(yōu)粒徑的存在與水霧的蒸發(fā)區(qū)域及蒸發(fā)時間有密切關(guān)系。隨著水霧初速度的增加,爆炸強(qiáng)度增加；帶有初速度的水霧會導(dǎo)致湍流燃燒速度增加,爆炸反應(yīng)速率加快,爆炸被增強(qiáng)。隨著水霧施加量的增加,爆炸強(qiáng)度降低；水霧施加量增多,水霧的吸熱量增多,爆炸抑制效果增強(qiáng)。進(jìn)而得出,水霧粒徑適中、水霧初速度越小、水霧施加量越多則細(xì)水霧對甲烷爆炸的抑制效果越好。(3)分析了細(xì)水霧導(dǎo)致甲烷爆炸壓力發(fā)生變化的過程,明確了由于細(xì)水霧蒸發(fā)膨脹導(dǎo)致的壓力增加和由于細(xì)水霧吸熱降溫導(dǎo)致的壓力降低是影響細(xì)水霧增強(qiáng)與抑制爆炸的2個主要方面,若由于細(xì)水霧引起的壓力增加值大于壓力降低值,則爆炸被增強(qiáng),反之,爆炸被抑制。(4)利用添加障礙物的幾何模型研究障礙物的存在對于細(xì)水霧作用于甲烷爆炸過程的影響。小水霧施加量條件下,火焰?zhèn)鞑ニ俣容^大,火焰?zhèn)鞑ミ^程受障礙物影響明顯,爆炸強(qiáng)度隨著障礙物與點火源距離的增大而增加；大水霧施加量條件下,火焰?zhèn)鞑ニ俣容^小,火焰?zhèn)鞑ミ^程受微弱影響,爆炸強(qiáng)度隨著障礙物與點火源距離的增大幾乎不變。(5)無水霧時爆炸強(qiáng)度隨著障礙物數(shù)量的增多而增大；細(xì)水霧存在條件下,爆炸強(qiáng)度隨著障礙物數(shù)量的增多先減小后增大,這與障礙物對爆炸過程的激勵與阻礙的雙重作用有關(guān)。
【關(guān)鍵詞】：甲烷爆炸 細(xì)水霧 數(shù)值模擬 機(jī)理分析 障礙物
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD712.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文獻(xiàn)綜述10-27
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-25
• 1.2.1 氣體爆炸的研究進(jìn)展12-17
• 1.2.2 細(xì)水霧作用于爆炸過程的研究進(jìn)展17-25
• 1.2.3 研究現(xiàn)狀總結(jié)25
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容25-27
• 2 細(xì)水霧作用于甲烷爆炸過程的數(shù)值模型的建立27-39
• 2.1 數(shù)學(xué)模型27-32
• 2.1.1 氣相湍流模型27-29
• 2.1.2 氣體燃燒模型29-30
• 2.1.3 離散相模型30-31
• 2.1.4 熱輻射和壁面換熱模型31-32
• 2.2 幾何模型和網(wǎng)格劃分32-33
• 2.3 邊界條件、初始條件和數(shù)值方法33
• 2.4 網(wǎng)格無關(guān)性驗證33-34
• 2.5 數(shù)值模型有效性驗證34-38
• 2.6 本章小結(jié)38-39
• 3 細(xì)水霧作用于甲烷爆炸過程的數(shù)值模擬研究39-59
• 3.1 細(xì)水霧粒徑對爆炸過程的影響39-43
• 3.2 細(xì)水霧初速度對爆炸過程的影響43-49
• 3.3 細(xì)水霧施加量對爆炸過程的影響49-54
• 3.4 細(xì)水霧作用于甲烷爆炸過程的機(jī)理分析54-57
• 3.5 本章小結(jié)57-59
• 4 障礙物條件下細(xì)水霧作用于甲烷爆炸過程的數(shù)值模擬研究59-72
• 4.1 幾何模型與網(wǎng)格劃分59-60
• 4.2 障礙物與火焰及流場的相互作用60-62
• 4.3 障礙物與點火源距離對細(xì)水霧作用于甲烷爆炸過程的影響62-67
• 4.3.1 對火焰?zhèn)鞑サ挠绊?/span>62-65
• 4.3.2 對爆炸壓力最大值的影響65-67
• 4.4 障礙物數(shù)量對細(xì)水霧作用于甲烷爆炸過程的影響67-70
• 4.4.1 對火焰?zhèn)鞑サ挠绊?/span>67-69
• 4.4.2 對爆炸壓力最大值的影響69-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-73
• 創(chuàng)新點73-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況79-80
• 致謝80-81

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