激波诱导火焰变形的数值模拟

在充满氢气空气混合气体的激波管中,对激波诱导火焰变形失稳的过程进行数值模拟.根据计算结果讨论流场中激波结构与火焰形状的变化情况,同时给出激波诱导火焰燃烧转爆轰的形式和发展过程.结果显示:激波与火焰作用过程中存在λ结构和二次激波诱导区域的形成,入射激波马赫数为2.3时形成爆轰.     

煤巷瓦斯预排深度数值模拟分析

利用有限元法对非均质煤层煤巷周围煤体瓦斯运移进行数值模拟分析，得出煤巷预排瓦斯带深度不仅与煤的变质程度有关，而且与煤层原始瓦斯压力、煤壁暴露时间和煤层赋存地质条件等因素有密切关系，最后针对淮南Ｃ１３煤层的实际情况给出煤巷斯预排深度的计算公式。     

瓦斯分布与风量及瓦斯涌出量关系的数值模拟

煤矿瓦斯事故频发,危害严重,用计算机模拟矿井掘进巷道中的瓦斯分布与积聚是优化通风方案的重要手段.本文根据流体动力学理论,对局部通风掘进巷道中的瓦斯分布与积聚进行数值模拟,分析了在风量和瓦斯涌出量变化的情况下瓦斯体积分数的分布规律.结果表明,当风量和瓦斯涌出量成比例变化时,低体积分数区域的瓦斯大致按比例变化,高体积分数区域的瓦斯体积分数并不是成比例变化.     

瓦斯分布与风量及瓦斯涌出量关系的数值模拟

煤矿瓦斯事故频发,危害严重,用计算机模拟矿井掘进巷道中的瓦斯分布与积聚是优化通风方案的重要手段.本文根据流体动力学理论,对局部通风掘进巷道中的瓦斯分布与积聚进行数值模拟,分析了在风量和瓦斯涌出量变化的情况下瓦斯体积分数的分布规律.结果表明,当风量和瓦斯涌出量成比例变化时,低体积分数区域的瓦斯大致按比例变化,高体积分数区域的瓦斯体积分数并不是成比例变化.     

爆燃驱动式射钉侵彻Q235靶板数值模拟

为研究爆燃驱动式射钉侵彻靶板深度的影响因素及规律,对直径7 mm的射钉垂直侵彻20 mm厚Q235靶板进行数值模拟.基于LS-DYNA有限元软件,选择Johnson-Cook本构模型和Gruneison状态方程对射钉侵彻靶板过程进行仿真模拟,并通过侵彻试验验证模型的合理性.采用所建立的仿真模型,模拟分析射钉的头部锥角和材料强度、炸药驱动力、射钉与靶板初始间隙等因素对Q235靶板侵彻深度的影响规律.结果表明:随着射钉头部锥角增加,侵彻阻力不断增大,射钉最大速度逐渐减小,侵彻深度及有效侵彻深度不断减小;射钉材料的静屈服强度低于700 MPa时,由于钉体发生明显的墩粗变形,侵彻深度较浅,而高于700 MPa时,射钉材料的静屈服强度对侵彻深度影响较小;炸药爆燃产生的气体压强低于150 MPa时,侵彻深度随气体压强增大近似呈线性增加,而高于150 MPa时,靶板背面变形使应力得到释放,侵彻深度显著提高;随射钉与靶板初始间隙增加,射钉在接触靶板前可获得更高的速度,侵彻深度不断增大,但超过20 mm后,初始间隙对侵彻深度基本没有影响.     

障碍物诱导瓦斯爆炸湍流火焰数值模拟

为了研究障碍物诱导湍流火焰特性,基于150 mm×150 mm×500 mm的小尺度爆炸腔体,在三个障碍物交错放置的条件下,采用预混燃烧模型对瓦斯爆炸过程进行大涡模拟。基于模拟结果,分析了瓦斯爆炸过程中火焰结构、未燃气体流动迹线以及火焰与未燃气体漩涡耦合规律。结果发现:小尺度条件下,障碍物诱导火焰形变,增大火焰面积,提高燃烧速率;在障碍物扰动作用下,未燃预混气体在障碍物形成漩涡,且漩涡尺寸及强度逐渐增大;未燃预混气体漩涡将爆炸火焰卷入其中,形成湍流火焰。     

瓦斯爆炸运动火焰生成压力波的数值模拟

从三维N-S方程出发，用TVD格式，对瓦斯爆炸过程中火焰产生压力波的过程进行了数值模拟，在此基础上，模拟了氢氧燃烧驱动的破膜过程以及破膜前后压缩波、稀疏波对火焰阵面的影响，同时，也研究了瓦斯爆炸过程中，压力波、火焰与障碍物的相互作用，数值模拟结果与理论分析吻合较好，从而进一步验证了该程序能处理含有化学反应和复杂管道的预混可燃气体爆炸问题。     

采空区开区移动瓦斯抽放的数值模拟

针对我国高瓦斯矿井采空区瓦斯抽放的现状，强调了在工作面后方“边采边抽”的开区移动瓦斯抽放方法，以提高资源回收减少大气污染与瓦斯治理的双重效益．建立了非均质采空区瓦斯渗流--扩散的数值模型，模拟了瓦斯在采空区中的涌出、分布及积聚的流体力学原理．模拟表明，抽放流量与采空区瓦斯涌出量和抽放瓦斯浓度均呈显的反比关系，且抽放的纯瓦斯量基本保持恒定，结论与采空区瓦斯持续稳定释放的客观性完全一致；抽放口位置越深入采空区，瓦斯绝对涌出量略有降低，抽放浓度越高．由此确定了抽放口的最佳位置和抽放流量．结合实例，利用联络巷进行瓦斯抽放，可获得高于40％浓度的瓦斯，理论抽放效率在70％以上，若配合以漏风导流，可彻底抑制瓦斯涌入工作面，并降低配风量。     

矿井乏风瓦斯点火延迟时间的数值模拟

运用Chemkin程序和GRI-Mech3．0机理,对入射激波诱导下矿井乏风瓦斯点火延迟时间进行数值模拟．首先,根据乏风瓦斯燃烧基元反应敏感性分析,定义CH,峰值出现的时刻为乏风瓦斯的点火延迟时间,然后分别研究瓦斯体积分数、入射激波速度、乏风瓦斯初始温度、初始压力对点火延迟时间的影响．研究结果表明,入射激波速度、乏风瓦斯初始温度、初始压力的增加均会使燃烧温度增加,CH3峰值增加,点火延迟时间缩短,其中入射激波速度的增加缩短点火延迟时间的效果最为显著,乏风瓦斯体积分数变化（0．1％-1．0％）对点火延迟时间的影响较小．     

Y型通风采空区瓦斯流场数值模拟研究

为了找出Y型通风工作面采空区中瓦斯流场的分布规律,为采空区瓦斯治理提供理论依据,应用流体力学模拟软件Fluent对两进一回Y型通风工作面采空区流场、瓦斯浓度场的分布进行了模拟研究,得到采空区瓦斯流动及浓度分布规律为：沿走向向采空区深部瓦斯浓度逐渐增大,沿倾向从下向上瓦斯浓度逐渐增大,沿空留巷的末端是能位的最低点,漏风向沿空留巷末端方向流动,可以解决上隅角瓦斯积聚问题。     

差速搅拌捏合机三维流场的数值模拟分析

利用UG软件建立差速搅拌捏合机的流场仿真模型,用Fluent软件对其进行数值模拟分析,得到物料在差速搅拌捏合机流场内压力值、流动速率、最大剪切应力的分布以及物料形态的变化规律。结果表明,在两搅拌轴捏合区域处流体压力值最大,剪切应力值最大,且清洁轴表面的流体速度要高于主搅拌轴上的流体速度,中心距对搅拌机的性能有重要影响。     

防护堤对爆炸空气冲击波防护效果的数值分析

根据美国国防部相关标准设计了不同坡度的防护堤,采用任意拉格朗日-欧拉算法(arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE),仿真了凝聚炸药的爆炸及其产生的空气冲击波的传播过程,重点分析了不同坡度的防护堤对空气冲击波的防护能力。仿真结果表明:防护堤的设置在空气冲击波的防护过程中起着显著作用,其能够有效地减弱空气冲击波峰值超压对被防护对象的危害,防护能力由防护堤正后方向两边呈减弱趋势,同时防护堤坡度明显影响其对爆炸空气冲击波的防护能力。     

障碍物位置对瓦斯爆炸火焰传播影响的数值模拟

利用计算流体动力学软件FLUENT研究了受限空间内平行障碍物和交错障碍物对火焰形状的影响.模拟采用500mm×150mm二维矩形空间模型,计算了2个平行障碍物、2个交错障碍物、3个平行障碍物、3个交错障碍物等4种工况下的火焰发展过程.障碍物间距100 mm,阻塞率为0.5.选取k-epsilon Realizable湍流模型,P1辐射模型和涡耗散模型模拟瓦斯爆炸火焰传播.模拟结果表明:受到交错障碍物影响,10ms处已经出现明显的火焰湍流,且交错障碍物具有更大的预热区面积.火焰传播过程与实验相近,模拟结果可靠,为进一步利用数值模拟方法研究瓦斯爆炸相关内容提供了参考.     

钢管混凝土柱对爆炸冲击波影响的数值模拟研究

通过LS-DYNA软件对两种截面的钢管混凝土柱在爆炸荷载下爆炸冲击波的传播过程进行了三维数值模拟。混凝土采用HJC模型,钢管采用了考虑应变率的随动硬化塑形模型,炸药采用TNT炸药,使用LS-DYNA程序中的高能炸药爆轰产物压力-体积关系的JWL状态方程分析了爆炸冲击波的传播过程,得到了在不同比例距离下爆炸冲击波在通过两种截面柱子时超压峰值的衰减及增大规律。     

尿素合成塔爆炸事故的数值模拟研究

针对尿素合成塔爆炸事故及过程分析,采用数值方法对尿素合成塔塔顶部的气相空间爆炸进行模拟,找出冲击波形成、传播规律、强度和进入液相传播的时间差;综合模拟冲击波进入液相传播的时间差和传播速度,计算得到冲击波在液相中位于尿素塔底部的叠加点位置及对应的冲击波叠加压力。结果表明,叠加后冲击波的压力显著增加,其强度足以造成该处筒体破坏,过热液体瞬间气化喷出,从而引发破坏更大的二次爆炸。     

爆炸荷载下金属结构损伤的数值模拟

模拟了炸药爆炸对金属结构的破坏,以LS-DYNA为仿真平台,分析了所应用的材料模型,比较了不同单元网格密度对计算结果的影响．对于平面应变问题,比较了采用二维和三维模型时在算法方面的区别,并对它们计算的结果进行了对比．与实测结果对比表明,用LS-DYNA可以有效模拟金属结构在爆炸荷载作用下的冲击响应．     

Numerical Simulation of Methane Distribution and Sensor Placement in 2-Dimension Roadway

In order to provide a theoretical basis for methane sensor placement in the vertical direction of a tunnel, the software Fluent was used to simulate methane distribution. A geometric roadway model was established and divided by grids. Methane distribution in both level and vertical sections was simulated using a realizable k-ε model with the Fluent software according to a conservation equation in a turbulent state, a turbulent kinetic energy equation and a turbulent dissipation rate equation. The realizable k-ε model and the Fluent software were used to simulate methane distribution according to the principle of the conservation equation in a state of turbulent flow. The results show that after overflowing, a methane level with a certain thickness is formed. Methane density curves at three specific levels were internally consistent and methane density at higher levels is denser than that at lower levels. Methane distribution becomes thinner in the direction of wind and methane in the vertical direction becomes uniform if wind speed is high. The distance be- tween sensors and roof should be less than 300 mm which is in agreement with mine safety regulations.     

板结构中裂纹的超声波数值模拟

通过引进频散修正系数，选择多音频加窗函数调制的信号，用有限元法模拟了超声波在一个有裂纹的薄板中的传播，在此基础上，模拟了超声波在有双裂纹的薄板中的传播。结果表明，所建立的算法不仅可以准确地识别单裂纹在板中裂纹的位置，而且对双裂纹在板中位置的识别也有效。