受限空间可燃气体爆炸数值模拟
发布时间:2018-11-28 13:07
【摘要】:可燃气体爆炸每年都会造成巨大的财产损失及人员伤亡,受到试验场地、测试手段、实验经费等限制,数值模拟成为研究可燃气体爆炸的重要手段。 本论文在理论分析和借鉴前人研究基础上,利用FLUENT软件中k-∈湍流模型、zimont湍流燃烧模型、概率密度函数(PDF)方法,建立了密闭空间可燃气体爆燃数值模型,并编写UDF文件对zimont模型进行修正。通过对比prePDF计算常见气体燃烧温度与他人实验数据,结果一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔模拟值、实验值误差在5%之内,认为FLUENT内置热力学数据库可作为生成模型热力学参数的求解数据库;对比不同浓度、不同初始温度条件下一氧化碳爆炸最大压力的实验值与模拟值,实验、模拟误差在20%之内,模拟值所得超压值高于实验值;同时发现,该模型在化学计量浓度、初始高温环境时有更好的适用性。这是因为用prePDF处理的热力学数据在化学计量浓度附近具有更小的误差,而初始高温环境使得爆炸过程中加热未燃气体造成的热损失更小的原因。 为了校验模型对环境的适用性,对甲烷在直管道、开口管道、有阻塞管道内的可燃气体爆燃情况做了模拟实验研究。对比50ms时管道内动压等高线与过程变量等高线图,证明“两波三区”的存在,也证明该管道内火焰传播过程为爆燃;截取不同时刻管道内爆炸火焰传播温度云图,得到火焰在管道内形成、发展、熄灭过程中火焰传播速度、爆燃温度、压力变化规律;开口管道没有压力集聚的条件,火焰传播过程较密闭管道快很多,但最大超压很小;在内置障碍物管道内,火焰传播速度在障碍物变大,使得压力在该处突然跃升,而是整个爆炸过程加快,但是最终的爆炸压力并没有升高。 通过以上数值模拟实验,证明所建爆燃数值模型可以用于工程实践,对寻找可燃气体爆炸规律,降低可燃气体爆炸造成的损失及事故调查提供指导意见。
[Abstract]:The explosion of combustible gas will cause huge property losses and casualties every year, which is limited by the test site, test means, experimental funds and so on. Numerical simulation has become an important means to study the explosion of combustible gas. On the basis of theoretical analysis and reference of previous studies, the numerical model of combustible gas deflagration in airtight space is established by using k- 鈭,
本文编号:2362909
[Abstract]:The explosion of combustible gas will cause huge property losses and casualties every year, which is limited by the test site, test means, experimental funds and so on. Numerical simulation has become an important means to study the explosion of combustible gas. On the basis of theoretical analysis and reference of previous studies, the numerical model of combustible gas deflagration in airtight space is established by using k- 鈭,
本文编号:2362909
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