管道拐弯角度变化情况下瓦斯爆炸火焰传播规律研究

发布时间：2017-09-27 04:30

  本文关键词：管道拐弯角度变化情况下瓦斯爆炸火焰传播规律研究

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【摘要】：我国是一个产煤大国,但同时煤矿灾害事故不断发生,瓦斯爆炸事故是其中最严重的,造成了惨重的生命危害和财产损失。为了降低瓦斯爆炸事故的发生频率,除了要加强安全管理,还必须要清楚瓦斯爆炸的发生及传播规律。为了对煤矿瓦斯爆炸事故的发生和传播规律有更全面、充分的认识,针对实际井下弯曲巷道随处可见情况,本课题组设计了复杂条件下瓦斯爆炸实验设备,制作了不同拐弯角度的管道来模拟井下巷道变化。本文采用的研究方法是理论分析、实验研究与数值模拟相结合。先是通过参阅书籍、文献,对瓦斯爆炸的发生条件及传播机理进行理论分析,在分析的基础上,结合试验室现有设备,确立了试验方案,本文的试验模型是,将30、45°、60°、90°、120°、135°、150°七种拐弯角度的管道,分别充填4m、5m、6m三种不同长度的瓦斯气体、引爆,分析瓦斯爆炸后产生的火焰在不同拐弯角度管道中的传播规律,利用火焰传感设备,记录火焰到达不同监测点的时间情况,计算分析火焰传播过程中的速度变化规律,从而得出火焰传播速度与管道拐弯角度和瓦斯填充量的关系规律。同时,利用FLUENT软件,结合试验方案,建立数值模型,模拟瓦斯气体在管道中的爆炸、以及火焰波的传播过程,通过TECPLOT软件,对模拟结果进行后处理,得出了火焰波在不同拐弯管道中的速度变化规律,将数值结论与实验结果相对比,从而证明了数值模拟的可靠性,进一步利用数值模拟结果,分析瓦斯爆炸后,火焰传播过程中的温度变化情况,为事故预防及救援提供理论依据和参考。
【关键词】：瓦斯爆炸 火焰 拐弯管道 FLUEN T
【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3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外对瓦斯爆炸的研究现状11-15
• 1.2.1 国外对瓦斯爆炸事故的试验研究及数值模拟研究11-13
• 1.2.2 国内对瓦斯爆炸实验研究及数值模拟的研究13-15
• 1.2.3 当前瓦斯爆炸研究的不足15
• 1.3 本文的探索内容以及技术流程15-16
• 1.3.1 本文的探索内容15-16
• 1.3.2 本文的技术流程图16
• 1.4 本章小结16-19
• 2 瓦斯爆炸火焰传播特性分析19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 瓦斯爆炸机理19-22
• 2.2.1 瓦斯爆炸反应机理19-21
• 2.2.2 瓦斯爆炸发生条件21-22
• 2.3 瓦斯爆炸火焰传播特性分析22-24
• 2.3.1 火焰阵面微分加速机理22
• 2.3.2 火焰阵面不稳定加速机理22
• 2.3.3 火焰阵面湍流加速机理22-23
• 2.3.4 瓦斯爆炸火焰传播机理23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 瓦斯爆炸过程中火焰传播规律的实验研究25-41
• 3.1 试验系统及设备25-29
• 3.1.1 爆炸传播管道25-26
• 3.1.2 配气系统26-27
• 3.1.3 火焰探测系统27-28
• 3.1.4 数据自动采集装置28-29
• 3.2 试验方案及步骤29-31
• 3.2.1 管道布置29-30
• 3.2.2 监测点布置30
• 3.2.3 实验步骤30-31
• 3.3 试验结果记录及火焰传播速度计算31-37
• 3.3.1 火焰传播波形图31
• 3.3.2 实验数据31-34
• 3.3.3 火焰传播速度计算34-37
• 3.4 火焰传播速度变化及其规律分析37-40
• 3.4.1 不同拐弯角度管道中火焰波速度变化规律37-39
• 3.4.2 火焰波速度突变系数变化规律39
• 3.4.3 试验结果规律分析39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 瓦斯爆炸火焰燃烧数值结果及规律分析41-59
• 4.1 复杂条件的瓦斯爆炸火焰传播管道的数值试验41-43
• 4.1.1 数值模型建立的基本假设41-42
• 4.1.2 火焰传播管道模型42
• 4.1.3 模型网格划分及控制方程42-43
• 4.1.4 参数确定43
• 4.2 数值模拟结果及传播速度规律分析43-59
• 4.2.1 五种模型的火焰云图43-54
• 4.2.2 数值结果规律分析54-59
• 5 瓦斯爆炸试验结果与数值模拟对比分析59-71
• 5.1 模拟与实验对比分析59-62
• 5.1.1 火焰传播速度的实验结果与模拟结果对比曲线图59-61
• 5.1.2 模拟有效性分析61-62
• 5.2 基于模拟结果的火焰温度变化及规律分析62-71
• 5.2.1 模拟瓦斯填充长度对火焰传播的影响规律62-66
• 5.2.2 模拟管道拐角对火焰温度变化的影响66-71
• 6 结论与展望71-73
• 6.1 主要结论71-72
• 6.2 创新点72
• 6.3 不足与展望72-73
• 参考文献73-78
• 作者简介78-80
• 学位论文数据集80

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本文编号：927641