管道分叉对瓦斯爆炸火焰传播速度影响的研究

在实验的基础上,研究了管道分叉对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律的重要影响。管道分叉时,产生附加湍流,使瓦斯爆炸过程中火焰的传播速度迅速提高。研究结果对指导现场如何防治瓦斯爆炸,减轻瓦斯爆炸的威力具有重要作用。     

煤炭开采过程中诱发的瓦斯爆炸机理及预防措施

研究了煤炭资源开采过程中诱发的瓦斯爆炸机理及其传播过程中的动力特性,探讨了瓦斯爆炸事故的预防对策．研究结果表明：分又管路分叉点为一扰动源,会诱导附加湍流;管内设置螺旋环后,原管壁边界层遭到破坏,管壁邻近的气流经过螺旋环时,发生边界层的分离,在分离区形成涡流,使气流湍流度增加;火焰阵面进入螺旋环扰动区后,发生扭曲并产生褶皱,火焰表面积显著增加,燃烧速率增大,并相应增加了释热速率,诱导激波的产生．变断面、巷道分又及管内设置螺旋环对瓦斯爆炸过程中的火焰和爆炸渡传播具有加速作用,诱导湍流的产生,引起爆轰．防止瓦斯爆炸事故扩大的隔爆、抑爆措施的关键在于抑制湍流现象的产生．     

管道分叉对瓦斯爆炸火焰传播速度影响的研究

在实验的基础上，研究了管道分叉对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律的重要影响。管道分叉时，产生附加湍流，使瓦斯爆炸过程中火焰的传播速度迅速提高。研究结果对指导现场如何防治瓦斯爆炸，减轻瓦斯爆炸的威力具有重要作用。     

通风管网中瓦斯爆炸火焰波传播特性三维数值模拟

针对当前瓦斯爆炸传播规律研究主要集中在无通风状态的单条管路或简单分叉管路,对通风管网中的瓦斯爆炸传播研究极少的现状,采用数值模拟的方法,利用FLUENT软件对三维通风管网模型进行模拟,并利用TECPLOT 360和ORIGIN软件对模拟数据进行处理,用于研究通风管网中瓦斯爆炸火焰波的传播特性。研究结果表明:初期爆炸中火焰波的传播主要发生在瓦斯混合区且传播过程相对较慢;高温、高压发生耦合作用造成管网内左侧直管与底部直管的连接处发生二次爆炸,火焰波的传播速度快且传播路径复杂;通风动力恢复后,火焰波在管网内多因素的复合作用下重新进行传播;底部直管存在的多种结构变化,使得火焰波在其内部的传播过程中速度相对较慢且形态发生多次明显变化。得出相关结论:通风管网内瓦斯爆炸过程中火焰波传播的复杂性源于瓦斯爆炸过程中冲击波、通风动力、火焰波以及管网结构变化产生的扰动源等多因素的耦合作用;通风动力的存在使得管网内瓦斯爆炸传播过程更加复杂,通风动力系统与爆炸冲击波的耦合作用在这个过程中占据主导地位;瓦斯爆炸过程中,通风管网内增加了通风动力系统恢复并占据主导的传播演变过程,该过程中火焰波自身的发展传播特性同样受...     

开放管道内煤粉云形成机制及爆炸过程火焰动态行为数值模拟

半密闭空间内煤尘云爆炸火焰传播过程及传播机制更为复杂,影响因素众多,爆炸过程中存在火焰、湍流与压力的相互耦合作用。为揭示开放管道内煤尘云形成机制及爆炸火焰行为动态演化特征,基于计算流体力学、燃烧学及数值传热学等理论,以开口的哈特曼管道为对象,分别对管道内煤尘扩散特征和爆炸过程进行模拟分析。基于物理实验验证及数值模拟研究,分析了煤尘在开口管道内的分散、悬浮及沉降特征,获取了粉尘扩散过程中流场的时空演化特征,得到了煤尘云爆炸过程中的温度变化规律,获取了爆炸过程中火焰动态行为及火焰高度、火焰速度的变化规律,研究了煤粉粒径及点火延时对火焰高度及火焰速度的影响规律,揭示了开放管道内煤粉云爆炸火焰传播的动力学机制。结果表明:(1)煤尘颗粒经过快速注入、减速分散、自由扩散和沉降阶段并最终形成粉尘云;(2)在爆炸的不同阶段,影响火焰形态的因素不同;整个爆炸过程中,火焰阵面演化趋势为:"非球形—飞火及点状火—蘑菇状";(3)随着爆炸的发展,火焰高度呈现Logistic函数特征,火焰速度呈现先迅速增大后缓慢减小;(4)湍流对均相燃烧及非均相燃烧的耦合影响造成了火焰锋面的不稳定性,火焰阵面热气流对管道口外侧...     

巷道瓦斯爆炸传播规律的试验研究

为了得到巷道瓦斯爆炸时的传播规律,利用大型试验巷道对不同质量、浓度的瓦斯-空气混合物的爆炸过程及传播规律进行了试验研究,分析了瓦斯爆炸时最大爆炸压力的时空变化特征、瓦斯爆炸火焰速度变化特征、火焰波及范围变化特征等规律,得出:1)最大爆炸压力的峰值较大,且随着瓦斯量的增加,出现最大压力峰值的位置距爆源点更近;2)最大爆炸压力呈现时间随与爆源的距离增大单调增加;3)随着瓦斯量增大,火焰传播速度绝对值明显增大,火焰传播速度最大点距爆源距离减小;4)火焰区长度可达原始瓦斯积聚区长度的3～6倍,但火焰传播距离并不与瓦斯量的增加成正比.研究所得结论可为矿井瓦斯事故的预防和治理提供参考.     

瓦斯爆炸过程中火焰传播规律及其加速机理的研究

在实验的基础上,研究了瓦斯爆炸过程中火焰传播规律及其加速机理．研究结果表明,障碍物对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律具有重要影响．当有障碍物存在时,瓦斯爆炸过程中火焰的传播速度将迅速提高．在沿火焰传播的通道上设置障碍物,对气相火焰具有加速作用,这种加速作用的机理可归功于障碍物诱导的湍流区对燃烧过程的正反馈．     

狭长通道中瓦斯爆炸传播特征及规律的实验研究

基于瓦斯爆炸在瓦斯防治中的重要性,通过实验对狭长通道中瓦斯爆炸波的传播特征及规律进行了研究。研究表明,瓦斯爆炸传播过程中,通道内的一定强度的湍流流场对燃烧反应速度有抑制作用;湍流流场、压力波和火焰波之间的相互影响使爆炸过程分为3个阶段:缓慢燃烧段、湍流发展段和激化振荡段,其中,激化振荡段的高频高压振荡波带来的破坏是最大的。     

瓦斯爆炸火焰精细结构及动力学特性的实验

为揭示约束条件下瓦斯爆炸火焰结构的动力学演化过程,通过实验研究了管道内瓦斯爆炸火焰的动力学行为及其对火焰阵面结构的影响规律。实验过程中采用高速纹影摄像技术清晰捕捉到了瓦斯火焰传播过程中的细微结构特性,分析了火焰速度与压力波对火焰结构的干涉作用;研究发现火焰局部速度变化是火焰结构变化的直接因素,而流动与火焰面相互作用是火焰结构变化的内在原因;压力波直接影响火焰表观速度,而其内在作用是对流动的干涉过程导致湍流强度增大,进而使火焰阵面结构发生失稳变形。     

瓦斯爆炸火焰波与冲击波伴生关系的实验研究

在煤矿瓦斯爆炸过程中,爆炸火焰和冲击波是决定事故危害程度的2个主要因素。作者设计了氢氧引爆甲烷-空气爆炸的实验方案,对高速瓦斯爆炸参数的变化特征进行了研究。通过实验测试瓦斯爆炸传播阶段的火焰和压力状态,研究瓦斯爆燃火焰波与冲击波的形成过程及其特性。研究表明,在瓦斯爆炸火焰传播过程中,湍流效应是加速火焰传播和伴生冲击波的重要因素;爆炸火焰的传播速度直接影响着爆炸冲击波的生成和加强程度。依据实验研究结果,提出了一些防治煤矿瓦斯爆炸的建议。     

湍流状态下竖直管道内甲烷-煤尘预混特征及爆炸过程数值模拟

为揭示管道内甲烷-煤尘预混湍流特征及爆炸火焰传播过程,构建了竖直管道内甲烷-煤尘预混扩散及爆炸物理数学模型;基于流体力学及传热-传质理论,对管道内甲烷-煤尘扩散特征和爆炸过程进行了数值模拟。划分了管道内气固两相扩散特征阶段,分析了初始真空度和进气压力对扩散湍流强度的影响规律;研究了煤尘粒径、浓度及甲烷浓度对爆炸最大压力及最大爆炸压力上升速率的影响特征;揭示了管道内甲烷-煤尘预混爆炸过程中火焰传播特征及爆炸机制。结果表明:煤尘颗粒在竖直管道罐内扩散可分为快速注入、减速分散、稳定和沉降4个连续阶段,初始真空度及进气压力对湍流强度均有影响;爆炸过程中,不同时刻下管道整体爆炸压力场基本均匀分布。甲烷浓度、煤尘浓度及粒径与最大爆炸压力P_(max)及最大爆炸压力上升速率(dP/dt)_(max)均呈现二次函数关系;不同时刻下爆炸火焰结构及火焰高度、火焰传播速度的模拟与试验结果具有较好的一致性,火焰结构呈现"月牙-S-下凹月牙-指尖"传播至爆炸结束。温度分布不均,高温区集中在管道上部和中下部。火焰传播速度先增大后减小,后期呈现震荡性特征。     

基于FLACS的煤矿巷道截面突变对瓦斯爆炸的影响数值模拟

为研究煤矿巷道复杂条件下的瓦斯爆炸传播特性,通过FLACS数值模拟了巷道截面突变对瓦斯爆炸过程中的压力、温度及火焰传播速度的影响。结果表明,当巷道截面发生突变时,各测点压力峰值和温度峰值均增大;横截面突扩面积越大,火焰峰面表面积越大,火焰传播速度就越小,横截面突缩面积越小,火焰传播至突缩段时产生的湍流作用越明显,使得火焰传播速度加快,同时火焰峰面被拉伸的越长;巷道截面突变使气流的湍流强度增大,爆炸反应速率加快,因此其火焰传播速度均大于截面未突变巷道内的火焰传播速度。     

障碍物对瓦斯煤尘火焰传播过程影响的实验研究

对障碍物在瓦斯煤尘燃烧爆炸过程中的火焰传播规律进行了实验研究,结果表明:障碍物对火焰的传播速度具有重要的影响。有障碍物存在时,火焰传播速度将迅速提高,且随着障碍物的数量和特征尺寸的增大,火焰的传播速度也将迅速提高。在沿火焰传播的通道上设置障碍物,对气相火焰的加速作用机理可归功于障碍物诱导的湍流区对燃烧过程的正反馈。瓦斯浓度对火焰传播速度也同样具有重要的影响,对于同一特征尺寸的障碍物,瓦斯浓度越接近化学计量比,障碍物对火焰的加速作用越显著。     

点火能量对瓦斯爆炸传播的数值模拟研究

管道内瓦斯爆炸的研究对煤矿工业的安全生产具有重要意义。建立基于总能量方程的RNGκ-ε湍流流场模型和基于多种控制机理的分步反应爆炸燃烧模型,以有限体积法求解爆炸流动及反应控制方程,对不同点火能量条件下的瓦斯爆炸传播过程进行数值模拟研究,对爆炸参数研究得:点火能量越大,瓦斯爆炸压力峰值和火焰传播速度越大的传播规律。同时,分析了瓦斯爆炸压力波、爆炸火焰和湍流三者之间的正反馈机制是推动瓦斯爆炸发展过程的重要因素。所得结论为有效预防瓦斯爆炸事故提供了理论依据。     

瓦斯爆炸在分岔管道中的传播规律及分析

为了探索瓦斯爆炸在分岔管道中的传播规律,通过实验测定了瓦斯爆炸在分岔管道中传播的爆炸波超压值和火焰传播速度,并对瓦斯爆炸在分岔管道中的传播进行了理论分析.研究结果表明,管道分岔对瓦斯爆炸的火焰和超压都有增强的作用,火焰和爆炸波对分岔处管壁的破坏特别大.因此在矿井巷道开拓设计时,应尽量避免巷道分岔,同时避免巷道内障碍物的堆积.在必须分岔时,应根据分岔巷道瓦斯爆炸传播规律来采取相应的预防措施,以阻止瓦斯爆炸的传播和降低强度,减少瓦斯爆炸带来的损失.     

基于图像处理的管道瓦斯爆炸火焰传播速度特征

为研究瓦斯/空气预混气体爆炸火焰传播速度特征,利用瓦斯爆炸实验系统开展了9.5%体积分数下的瓦斯爆炸实验,通过高速摄影系统拍摄了爆炸火焰传播图像;分析提出了利用图像相关系数法计算瓦斯爆炸火焰传播速度的基本原理和方法,计算分析了9.5%体积分数瓦斯爆炸全过程中的火焰传播速度动态变化规律。结果表明：爆炸火焰处于加速、减速、反向传播,再加速、减速直至熄灭的过程,火焰不断震荡。进一步地对爆炸火焰进行了细化分析,通过对预处理图像进行横向和纵向的等分,计算视窗中不同部分的火焰传播速度,并与按整体计算的速度进行对比验证。利用该方法可以计算瓦斯爆炸火焰充满整个管道时的传播速度,为研究瓦斯或者其他气体爆炸火焰传播规律提供了一种新途径。     

矿井瓦斯爆炸火焰传播试验研究

通过数值模拟与实际试验,研究了瓦斯爆炸火焰在管道内传播的结构变化特性及其相应的传播规律.研究结果表明:数值模拟结果与试验结果走向基本一致,火焰传播速度随着距离爆源距离的增大,呈现出先增大后减小的规律.     

巷道内瓦斯爆炸传播规律的数值研究

 基于流体动力学和燃烧理论,运用CFD软件建立管道模型,模拟在不同巷道长度下瓦斯爆炸的传播情况,得到了瓦斯爆炸的火焰速度及压力随时间的变化规律。结果表明：火焰速度会随管道长度分为3个阶段：扩散传播、快速上升、惯性前进;压力突变影响了火焰的湍流,是火焰速度快速上升的重要原因;管道变长时,火焰达到的最大速度增大,达到特定高速值的转变距离会趋于稳定。     

不同角度管道瓦斯爆炸火焰传播规律试验研究

为了得到复杂巷道中瓦斯爆炸火焰的传播规律,利用实验室管道模拟矿井下不同角度的巷道,通过不同条件下的瓦斯爆炸试验,利用数据自动采集设备记录不同角度管道中火焰的传播情况,得出瓦斯爆炸火焰传播与管道弯曲角度的关系,为矿井瓦斯爆炸事故的救援及调查、减少事故发生和损失提供参考。     

障碍物对巷道瓦斯爆炸传播影响数值模拟研究

采用流体力学软件FLUENT对不同障碍物情况下巷遭瓦斯爆炸过程进行数值模拟,研究了障碍物对爆炸传播的影响。模拟结果清晰地显示了巷道瓦斯爆炸火焰传播过程,并且表明巷道障碍物的存在会产生湍流现象加速火焰传播,增大瓦斯爆炸的危害,因此巷道中应尽量减少不必要的障碍物存在。