瓦斯浓度对瓦斯爆炸传播的影响研究

发布时间：2017-04-23 07:12

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【摘要】： 应用实验研究、理论分析和数值仿真等方法研究了瓦斯浓度对瓦斯爆炸冲击波和火焰在管道中传播的影响。 应用直径为700mm的试验管道进行了不同浓度下瓦斯爆炸传播试验。分析试验数据认为:①浓度的改变对压力峰值的影响是比较大的,当测点距离一定时,压力峰值与浓度成二次函数关系。②瓦斯浓度对火焰传播速度有重要影响,当测点距离一定时,火焰传播速度的倒数与浓度成二次函数关系。③爆源附近火焰传播速度较小,上升到某一峰值后又衰减。 在瓦斯爆炸实验基础上从瓦斯爆炸火焰传播和冲击波传播两方面描述了矿井瓦斯爆炸传播过程,并阐述了瓦斯爆炸冲击波传播爆燃转爆轰原理;分析了瓦斯浓度对瓦斯爆炸传播的影响,认为当瓦斯浓度不同时,瓦斯—空气混合物处于不同的氧平衡状态,使化学反应进程发生变化,从而影响火焰温度、爆炸压力、压力上升速率等参数。 借助流场模拟平台,以瓦斯爆炸传播理论模型为基础,应用连续相计算方法进行了瓦斯爆炸传播模拟。通过仿真结果与实验结果的对比分析,认为:①爆源点的最大压力值并不是整个爆炸过程的最大值。②冲击波最大压力值在爆源点附近先降低,然后上升到某一峰值再逐渐衰减。③最大压力值在衰减过程中不是单调衰减,有起伏。④实验值与模拟值存在一定的差异,模拟值在大部分范围内要明显大于实验值,这可能与壁面条件设定有关。⑤在出口附近模拟值逐渐降低,这与实验值逐渐升高的趋势正好相反。
【关键词】：瓦斯爆炸传播 瓦斯浓度 最大爆炸压力 火焰传播速度 影响研究
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TD712.7
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 瓦斯爆炸特性研究10
• 1.2.2 瓦斯爆炸传播及影响因素研究10-14
• 1.2.3 存在的问题14
• 1.3 研究的主要内容和方法14-16
• 1.3.1 研究的主要内容14
• 1.3.2 研究方法14-15
• 1.3.3 本文的创新点15-16
• 2 瓦斯爆炸传播理论分析16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 瓦斯爆炸传播理论分析16-24
• 2.2.1 瓦斯爆炸传播过程的物理机制16-21
• 2.2.2 瓦斯爆炸传播的基本方程21-23
• 2.2.3 瓦斯爆炸冲击波传播爆燃转爆轰原理23-24
• 2.3 瓦斯浓度对爆炸传播影响的理论分析24-27
• 2.3.1 气体的热爆炸理论24-25
• 2.3.2 气体浓度对爆炸传播的影响25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 管道内瓦斯浓度对爆炸传播影响的实验研究28-45
• 3.1 引言28
• 3.2 实验系统及工作原理28-31
• 3.2.1 管道实验系统28-29
• 3.2.2 数据采集系统29-30
• 3.2.3 配气系统30
• 3.2.4 搅拌系统30-31
• 3.3 实验方案31-33
• 3.3.1 实验目的31
• 3.3.2 实验内容31
• 3.3.3 实验要测试的数据31-32
• 3.3.4 实验方法32-33
• 3.4 试验过程33-35
• 3.4.1 试验前准备33
• 3.4.2 配气和搅拌33
• 3.4.3 试验条件33
• 3.4.4 试验结果33-35
• 3.5 瓦斯浓度对爆炸传播影响规律35-43
• 3.5.1 瓦斯爆炸最大爆炸压力时空变化特征35-39
• 3.5.2 瓦斯爆炸火焰速度分析39-43
• 3.6 本章小结43-45
• 4 管道瓦斯爆炸传播数值模拟研究45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 连续相计算方法45-48
• 4.3 建模和分网48-50
• 4.3.1 几何建模48-49
• 4.3.2 网格划分49
• 4.3.3 初始条件设置49-50
• 4.3.4 边界条件50
• 4.4 管道瓦斯爆炸传播数值模拟结果分析50-59
• 4.4.1 7.5%浓度下管道瓦斯爆炸传播数值模拟结果分析50-53
• 4.4.2 9.0%浓度下管道瓦斯爆炸传播数值模拟结果分析53-56
• 4.4.3 11%浓度下管道瓦斯爆炸传播数值模拟结果分析56-57
• 4.4.4 浓度的改变对瓦斯爆炸传播的影响57-59
• 4.5 本章小结59-61
• 5 主要结论与展望61-64
• 5.1 主要结论61-63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 作者在攻读硕士学位期间的主要研究成果70

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 岳建平;;快速阻爆阀门的设计及试验[J];重庆理工大学学报(自然科学);2013年07期

2 仇锐来;;点火能量对瓦斯爆炸火焰传播速度的影响[J];煤炭科学技术;2011年03期

3 韩丽丽;王磊;;不同浓度情况下管道瓦斯爆炸压力传播规律研究[J];山东煤炭科技;2012年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 王伟伟;基于粒子系统的矿井瓦斯爆炸的模拟与研究[D];山东科技大学;2010年

2 宋小雷;受限空间瓦斯爆炸过程中火焰精细结构特性的研究[D];武汉理工大学;2010年

3 姜洪亮;紫坪铺隧道瓦斯灾害研究[D];西南交通大学;2010年

4 刘璞;新龙泉山瓦斯隧道施工危险评估研究[D];西南交通大学;2012年

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本文编号：322016