定容体系中氮气影响瓦斯爆炸反应的动力学模拟

为考察惰性气体(N2)对瓦斯爆炸过程的影响,建立了受限空间(定容弹)中瓦斯爆炸反应的计算模型,化学反应采用详细反应机理(包括53种组分、325个反应). 结果显示,影响瓦斯爆炸及爆炸后部分致灾性气体生成的关键反应步有R32, R53, R98, R155, R156, R158, R161, R170,瓦斯爆炸会产生瞬间高温和高压,爆炸持续时间仅为0.0001 s左右;惰性气体(N2)对瓦斯爆炸有抑制作用,混合气中N2浓度越大,瓦斯引爆时间越延迟,且随N2浓度增长,爆炸强度也越弱(充入10%, 15%, 20% N2,爆炸时间分别延迟0.0009, 0.0013, 0.0019 s,爆炸后压力以约5.065 kPa递减,爆炸温度以约35 K递减);在混合气体中充注N2能在一定程度上抑制CO, CO2, NO, NO2等有害气体的生成,含N2量增加抑制作用更明显.     

巷道截面变窄瓦斯爆炸传播特性的数值模拟

为获得井下巷道截面变窄对瓦斯爆炸传播特性的影响,利用Fluent流体力学软件建立相应的数值模型,对井下截面变窄的巷道瓦斯爆炸进行数值模拟研究。探讨了巷道截面变窄的大小对瓦斯爆炸的影响程度以及瓦斯爆炸后压力和温度的变化。巷道截面变窄对瓦斯爆炸有明显的激励作用,且巷道越窄,激励作用越明显。在此基础上,分析了巷道壁面和三波结构对瓦斯爆炸的影响。结果表明,经壁面反射后的反射波和三波点的碰撞使爆炸的压力和温度显著升高且持续时间较长。研究结果对矿井建设的安全设计与安全设施设备的实施有重要意义。     

化学反应动力学应用于约束爆炸的研究进展

约束爆炸会产生高温高压环境,该环境下,爆炸产物和空气中的氧气等成分极易发生化学反应.研究约束爆炸中涉及到的化学反应动力学过程,将动力学过程的具体参数耦合到约束爆炸中,可以获得约束爆炸后密封容器或者密闭爆室内更精确的总压力、静态压力和爆炸释放的总热量值,进而更准确地描述约束爆炸中的热应变、力学效应等重要物理现象,对于完善...     

爆炸反应装甲驱动飞板运动的数值模拟

根据夹层装药爆轰产物驱动飞板运动的物理过程,建立了飞板运动的简化计算模型.用三维有限元程序(LS-DYNA3D)对飞板运动过程进行了数值模拟,得出上飞板速度随时间的变化规律,分析了炸药爆速、下飞板厚度对上飞板运动规律的影响.结果表明,采用爆速较高的高能混合炸药,或适当提高下飞板厚度,可以明显提高上飞板的飞散速度.     

基于变分同化的化学爆炸事故数值模拟研究

通过引入变分同化算法,结合高斯烟团模型,对化学爆炸后的质量浓度扩散分布进行了数值模拟研究.在对源项误差和风场误差的研究中,通过变分同化效果图和均方根误差走势图分析,将均方根误差分别从380μg·m-3减小到50μg·m-3,从200μg·m-3减小到90μg·m-3,并减小了波动程度,证明了变分同化的有效性和可行性.     

瓦斯爆炸冲击波在不同类型巷道中传播规律研究

本文利用流体力学软件AutoReaGas定量地研究了瓦斯爆炸冲击波在直管、900单向分岔和拐弯等不同类型管道中的传播特性。研究结果表明:由于瓦斯爆炸冲击波在管道壁面上发生反射、绕射等情况、导致冲击波在管道分岔和拐弯处超压峰值大大增强,且拐弯管道的冲击波超压大于900单向分岔管道,并明显高于直管道中的超压峰值。因此,在矿井开拓中,应当减少巷道的分岔,在巷道分岔和拐角处应加强保护措施,减少爆炸造成的损失。研究结果对指导减轻瓦斯爆炸的破坏作用具有重要意义。     

煤矿瓦斯爆炸风险分析与控制措施

煤炭是我国的主要能源,在我国经济发展中起到了主要动力作用,煤炭的生产安全是煤矿工作的重点。瓦斯爆炸是一种严重的煤矿生产安全事故,给煤炭安全生产和矿工的人身安全带来极大的危害。为了更好地控制瓦斯爆炸事故的发生,运用事故树（FTA）分析法对瓦斯爆炸进行分析,找出瓦斯爆炸的最小割集和最小径集,在此之上研究控制事故发生的安全预防措施,确保煤炭安全生产。     

煤尘对瓦斯爆炸反应影响的量子化学计算研究

目前相关文献报道大都集中在工业多元爆炸性混合气体爆炸极限的理论研究,而有粉尘参与的瓦斯多元混合气体爆炸顺序缺乏系统研究.本文对煤结构中代表性模型分子的局部片段采用从头算法和密度泛函方法在不同基组水平上进行量子化学计算,得到各种计算水平下的优化结构和各类共价键能.同样理论水平下计算瓦斯爆炸反应中链的引发产生自由基需要断裂的化学键能,通过比较对煤尘存在条件下的瓦斯爆炸下限浓度下降现象进行分析,提出煤尘更容易引燃.在瓦斯-煤尘共存的情况下,是煤尘引爆瓦斯而不是瓦斯引爆煤尘的观点.     

爆炸分散过程的数值模拟研究进展

近年来与含毒危化品相关的爆炸事件频频发生,给国家和人民生命、财产安全都带来了严重危害。爆炸作用下扩散过程复杂,不易掌握和控制。分析对比了爆炸分散在化学武器、燃料空气炸药、灭火弹药中等应用,从理论和数值模拟等斱面对爆炸分散过程的相关研究进行了综述,总结了整个抛撒过程中被分散介质的颗粒速度、浓度、形成气溶胶云团的范围等主要参数的研究进展,得出启示幵提出了今后对含毒危化品的研究斱向。     

爆炸冲击波绕过墙体的数值模拟研究

利用ALE算法和炸药爆轰产物的JWL状态方程对爆炸冲击波绕过墙体的环流现象进行了数值模拟,得到了在爆炸物周围有障碍物的爆炸场初始发展和绕过墙体环流的情况,解析了空气冲击波的绕流规律。实验结果与数值模拟基本相符,反映了爆炸波绕过障碍物的详细过程。     

连通容器气体爆炸流场的CFD模拟

跟单个容器或管道相比,连通容器内气体爆炸会导致较高的爆炸压力和压力上升速率,以至于很多装置或设备不能承受而造成人员伤亡和财产损失。连通容器内气体爆炸强度增加主要是跟气体流动与燃烧过程有关,研究该类气体爆炸机理就必须从爆炸流场着手。本文利用大型计算流体动力学软件FLUENT对气体爆炸流场进行了数值模拟,获得了气体爆炸流场中温度、压力、速度、密度和燃烧速率随时间的变化规律,模拟结果能够比较清晰地反映出气体爆炸的整个过程。研究表明,连通容器中气体燃烧和流动引起未燃气体的压缩和湍流以及湍流诱导的喷射燃烧是系统中气体爆炸强度增加的主要原因,而管道在湍流诱导的喷射火焰中扮演非常重要的角色。     

圆柱形可燃气云爆炸实验研究与数值模拟

与半球形可燃气云模型相比,圆柱形模型更接近于气云爆炸事故的实际情况。进行了乙炔浓度7.75%、气云体积0.26m³的圆柱形可燃气云爆炸实验,记录了距气云中心1.2 m与1.6 m两点的爆炸超压。建立了描述气云爆炸的理论模型,采用SIMPLE算法编制了计算程序。计算结果经实验数据考核,最大与平均相对偏差分别 为18.3%与5.4%,证实程序满足气云爆炸模拟与预测的要求。研究结果显示：爆炸流场不具备球形对称的性质,爆炸超压与火焰传播方向有关,当气云高径比0.2时,沿地面方向的最大超压可达垂直方向的3.3倍;气云体积不变而形状变化时,爆炸强度随着高径比的增大而增大,高径比1.0时的最大超压可达高径比0.1时的3.1倍;气云高径比降低时,火焰传播距离增大,燃烧时间增长,气云释能速率下降,因此爆炸超压降低。研究结果对可燃气云爆炸灾害的预测具有一定的指导意义。     

内置障碍物连通容器内气体爆炸的火焰传播

利用数值模拟方法,建立连通容器气体爆炸模型,模拟内置障碍物条件下的火焰传播过程。分析障碍物不同阻塞率、位置对连通容器气体爆炸的火焰传播、爆炸压力和强度的影响情况。结果表明:当火焰经过障碍物时,障碍物加速了火焰传播,但不同障碍物条件对整个火焰传播过程的影响有差异。     

连通容器内气体爆炸过程的数值分析

为了研究连通容器内气体爆炸强度增加产生机理以及燃烧火焰与压力传播的基本规律,采用k-ε模型和EBU-Arrhen ius混合反应模型,从流体力学和化学反应动力学守恒方程出发,利用大型流体动力学软件F luent 6.1对连通容器内气体爆炸过程进行了数值分析,获得了气体爆炸过程中火焰和压力传播特性以及气体流动特性,模拟结果能够比较清晰地反映气体爆炸的整个过程。研究表明连通容器中气体爆炸过程中火焰始终是加速传播的,气体压缩和反流以及喷射火焰是连通容器气体爆炸强度增加的主要原因。     

惰性气体影响乙烯爆炸极限参数及动力学特性

为研究惰性气体对乙烯爆炸极限参数及动力学特性的影响,使用标准可燃气体爆炸极限装置和CHEMKIN软件,对比分析了N₂和CO₂对乙烯的爆炸极限、临界氧浓度和爆炸三角形的影响,通过模拟得到乙烯爆炸过程中温度、压力、·H、·O、·OH浓度变化,并进行了敏感性分析。结果表明,N₂和CO₂都使乙烯爆炸极限缩小,爆炸危险度减小,达到爆炸临界点时,N₂添加量为60.1%,CO₂添加量为43.3%,此时CO₂惰化的临界氧浓度为11.1%,N₂惰化的临界氧体积分数为7.7%。通过分析爆炸三角形,CO₂惰化下的乙烯爆炸区和窒息比相比N₂惰化下的明显减小。此外,N₂和CO₂均使乙烯的点火延迟时间增加,且爆炸后的温度和压力及自由基浓度均有所减小,通过对两种惰化条件下的乙烯爆炸过程中关键自由基变化的敏感性分析,发现R38、R46、R112、R119、R...     

容器内可燃气体燃爆温度与压力的计算方法

对容器内可燃气体爆炸过程进行了热力学分析,得出可燃气体在容器内爆炸前后物质热力学能保持不变的结论。根据化工热力学能量守恒方程,推导出了两种容器内可燃气体爆炸温度和压力的计算方法。对几种可燃烃类气体进行了计算,其计算结果与文献值和实验值进行了比较分析,结果表明:燃爆温度的计算偏差为9.14%～11.15%,爆炸压力的计算偏差为5.84%～12.21%,说明了计算方法的有效性和实用性。结合计算实例对两种计算方法进行了阐述,计算结果基本一致。     

多种复杂化学反应动力学统一的数值模拟

研究各种经典复杂化学反应动力学方程如简单级次反应、平行反应、连续反应和对峙反应等的求解方法时,可以发现它们之间存在共同点,并得到统一的求解形式.文中给出了将多种复杂化学反应动力学的求解统一起来的方法,并用C++程序语言,编制了可以求解物理化学教学中各种经典复杂化学反应动力学方程的数值模拟程序.使用该程序,只要根据具体情...     

封闭空间内小型热管换热器模拟与实验研究

引言 近年来,电子技术迅速发展,电子元器件发展方向是：高功率密度、高可靠性、高效率,以实现体积微小化．与此同时,电子元器件的封装密度也随之大幅度地增长,导致单位面积上的功率消耗密度不断增大．为了使电子装置正常进行,需要使装置内电子元件维持在一定的温度范围内运转,因此,快速导出装置内产生的热量即成为封闭小空间电子元件散热设计的重要课题．