非瓦斯燃烧区瓦斯爆炸冲击波在单向分岔管道内的传播规律研究

发布时间：2017-05-16 08:04

  本文关键词：非瓦斯燃烧区瓦斯爆炸冲击波在单向分岔管道内的传播规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：瓦斯爆炸事故是我国煤矿开采中最严重的灾害之一。随着机械化程度的提高和煤炭开采深度的逐渐加深,瓦斯涌出量随之增多,从而会造成瓦斯爆炸事故的概率增加。瓦斯爆炸事故不仅造成财产损失制约国民经济的发展,而且威胁着煤矿井下工人的生命安全。因此,对瓦斯爆炸的研究具有重要的实际应用价值。针对目前这种现状,研究瓦斯爆炸冲击波在单向分岔管道内的传播规律,对于预防和控制冲击波的破坏和伤害作用有重要的意义。本文基于瓦斯爆炸理论,采用试验研究和数值模拟两种研究方法,针对非瓦斯燃烧区瓦斯爆炸冲击波在单向分岔管道内传播衰减规律和经过分岔管道后冲击波的分流情况进行了研究,其成果对预防、控制爆炸冲击波的破坏和伤害,瓦斯爆炸事故救援决策提供理论与技术支持。在前人研究成果的基础上,对瓦斯爆炸冲击波传播特性进行了分析,介绍了瓦斯爆炸的机理、瓦斯爆炸冲击波的传播特性以及主要影响因素。在空间上瓦斯爆炸可以分为瓦斯燃烧区、非瓦斯燃烧区两个区域。本文利用中国矿业大学的瓦斯爆炸实验装置进行80mm*80mm管道瓦斯爆炸试验研究,分别从不同的角度对非瓦斯燃烧区瓦斯爆炸冲击波在单向分岔管道情况下的传播规律进行了分析,得出了非瓦斯燃烧区瓦斯爆炸冲击波在单向分岔情况下的传播规律;发现了非瓦斯燃烧区瓦斯爆炸冲击波超压衰减系数和分流系数在管道不同分岔角度情况下与管道瓦斯填充长度以及管道分岔角度的关系。基于流体动力学基本原理,对分岔管道内瓦斯爆炸传播过程进行适当简化与合理假设,利用数值模拟软件Fluent计算分析了非瓦斯燃烧区瓦斯爆炸冲击波在管道单向分岔情况下的超压变化规律,得出了瓦斯爆炸冲击波在管道单向分岔情况下的压力分布云图,并直观地确定了冲击波在管道单向分岔处的压力分布情况。将模拟结果和试验结果进行对比分析,验证了数值模拟结果的可靠性。本论文的研究成果丰富了瓦斯爆炸冲击波传播理论,为瓦斯爆炸事故控制措施的制定以及抢险救灾提供了理论基础。同时可以为井下的巷道布置和减小瓦斯爆炸灾害的损失提供一定的指导作用。
【关键词】：非瓦斯燃烧区 瓦斯爆炸 冲击波 数值模拟 单向分岔管道
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.7
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 1 引言12-20
• 1.1 选题背景及研究意义12-14
• 1.1.1 选题背景12-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 瓦斯爆炸机理的研究14
• 1.2.2 瓦斯爆炸冲击波传播规律的实验的研究现状14-16
• 1.2.3 瓦斯爆炸冲击波传播规律的数值模拟的研究现状16-17
• 1.2.4 存在的不足17-18
• 1.3 本文研究内容与技术路线18-20
• 1.3.1 本文研究目的18
• 1.3.2 研究内容18
• 1.3.3 研究方法与技术路线18-20
• 2 瓦斯爆炸的相关理论分析20-26
• 2.1 瓦斯爆炸化学反应机理20
• 2.2 瓦斯爆炸过程冲击波的结构20-22
• 2.3 管道内瓦斯爆炸冲击波的传播特性22-23
• 2.4 管道内瓦斯爆炸冲击波传播主要影响因素23-26
• 2.4.1 瓦斯燃烧区冲击波传播主要影响因素23-24
• 2.4.2 瓦斯爆炸非瓦斯燃烧区冲击波传播主要影响因素24-26
• 3 非瓦斯燃烧区瓦斯爆炸冲击波在单向分岔管道内传播规律实验研究26-40
• 3.1 实验气体26
• 3.2 实验系统26-29
• 3.2.1 高能点火装置27
• 3.2.2 配气装置27
• 3.2.3 瓦斯爆炸实验管道27-28
• 3.2.4 动态数据采集分析系统28-29
• 3.3 实验设计方案及实验步骤29-31
• 3.3.1 实验设计方案29-31
• 3.3.2 实验步骤31
• 3.4 非瓦斯燃烧区瓦斯爆炸冲击波在管道单向分岔情况下的实验数据31-33
• 3.5 非瓦斯燃烧区瓦斯爆炸冲击波在管道单向分岔情况下实验数据分析33-40
• 3.5.1 管道单向分岔直线管道内冲击波超压的衰减变化规律34-36
• 3.5.2 管道单向分岔支线管道内冲击波超压的衰减变化规律36-37
• 3.5.3 管道单向分岔支线管道内冲击波超压的分流系数变化规律37-40
• 4 非瓦斯燃烧区瓦斯爆炸冲击波传播的数值模拟40-60
• 4.1 数值模拟的基本理论40-43
• 4.1.1 瓦斯爆炸数值模拟相关的控制方程40-41
• 4.1.2 建立离散化方程41-42
• 4.1.3 求解离散方程42-43
• 4.2 模拟软件Fluent的介绍43-45
• 4.2.1 Fluent软件的基本构成43-44
• 4.2.2 Fluent软件特点及适用对象44
• 4.2.3 Fluent软件的求解思路44-45
• 4.3 数值模型的建立45-48
• 4.3.1 物理模型的建立46
• 4.3.2 数学模型的建立46-47
• 4.3.3 湍流模型47-48
• 4.3.4 燃烧模型48
• 4.3.5 壁面函数48
• 4.4 数值模拟计算条件48-49
• 4.4.1 网格划分及初始条件设置48-49
• 4.5 数值模拟结果及分析49-60
• 4.5.1 数值模拟结果50-57
• 4.5.2 数值模拟结果分析57-60
• 5 非瓦斯燃烧区瓦斯爆炸数值模拟的有效性60-64
• 6 主要结论与展望64-68
• 6.1 主要结论64-65
• 6.2 创新点65-66
• 6.3 不足与展望66-68
• 参考文献68-72
• 作者简历72-74
• 学位论文数据集74

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10 ;国家安全监管总局 国家煤矿安监局关于湖北省恩施州利川市水井湾煤矿“5·8”重大瓦斯燃烧事故的通报[J];国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局公告;2010年06期

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2 李桂云;;煤矿钻孔瓦斯燃烧防治技术[A];第七次煤炭科学技术大会文集（下册）[C];2011年

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1 诺宁;辽宁章党煤矿发生瓦斯燃烧[N];西部时报;2007年

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6 记者 刘梦;我州紧急部署安全生产工作[N];恩施日报;2010年

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