缝洞型管道瓦斯爆炸特性数值模拟研究

发布时间：2025-02-07 21:08

　　 为探究采空区遗煤、松散破碎岩块对瓦斯爆炸的影响,建立缝洞型管道模型,采用数值模拟与理论分析结合方法研究采空区内缝洞型管道内瓦斯爆炸的传播规律及管道长径比对瓦斯爆炸过程中速度与冲击波的影响。研究结果表明:在缝洞型结构内,随着火焰沿管道向前传播,各监测点速度逐渐变大、压力先增加后降低,而压力上升速率则表现出不规则的变化;缝洞结构加剧了火焰燃烧的剧烈程度,提高了管道内各监测点的温度峰值;在缝洞型管道内随长径比r增加,各监测点最大压力峰值以及速度大小依次降低。

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【部分图文】：

图1 密闭容器-管道瓦斯爆炸系统

为验证数值模型的有效性和准确性,利用1m3的密闭容器-管道瓦斯爆炸系统(图1),建立图2所示的物理模型,比较实际物理实验与爆炸模拟的瓦斯爆炸参数变化,如图3所示。图2物理模型

图2 物理模型

图1密闭容器-管道瓦斯爆炸系统图3监测点M1,M3在浓度9.5%下实验与模拟压力曲线

图3 监测点M1,M3在浓度9.5%下实验与模拟压力曲线

图2物理模型当瓦斯浓度9.5%时,监测点M1及M3处压力模拟值与实验值整体趋势基本一致,但存在一定误差,是因为实验管道壁面散热,数值模拟管道为绝热环境,同时实验管路的锈蚀导致能量耗散增大也是误差的主要来源,均在误差范围之内,故确定采用模型中参数基本正确。

图4 缝洞管道模型示意

按模型特征将长径比定义为模型内相邻球体球心间距离与球体直径比值,用r表示。通过多次模拟,最终确定长径比等于10时,瓦斯爆炸中各监测点压力峰值、速度值均出现规律性变化,且效果较明显。故模拟过程,球体直径、圆柱管道直径分别取0.3,0.15m。在模型左端第1个球心点火,模型内为9....

本文编号：4031302