球形密闭容器内氢气浓度对混合 气体燃爆特性的影响

为了研究不同体积分数的氢气 空气混合气体的燃爆压力及压力上升速率,采用20 L球形容器进行实验研究,并利用Fluent软件基于Navier-Stokes方程组以及k-ε湍流模型进行数值模拟研究。通过数值模拟研究氢气燃爆过程中的压力变化、温度分布及火焰传播过程,得到的模拟结果和实验结果基本吻合。结果表明,随着氢气体积分数的增加,最大燃爆压力呈现先增大后减小的趋势,在氢气体积分数为30%时达到最大,为0.761 5 MPa;升压速率最快,为0.299 2 MPa。数值模拟获得了燃爆过程不同时刻的可燃气体组分质量浓度分布、压力场、温度场和气流速度矢量,为实际应用中防爆、抑爆提供了理论依据。     

初始温度对甲烷-空气爆炸压力影响的试验研究?

借助特殊环境20 L爆炸特性测试系统,研究了初始温度对甲烷-空气爆炸压力的影响,初始压力为0.1MPa,初始温度变化范围为298~473 K。结果表明,甲烷-空气爆炸的最大爆炸压力随初始温度的升高而降低,初始温度由298 K升高到473 K,最大爆炸压力由0.783 3 MPa下降到0.501 2 MPa,下降幅度为35.89%。初始温度的升高加快了反应速率,缩短了最大爆炸压力到达时间,由298 K时的127.1 ms缩短到473 K时的85.0 ms。初始温度升高,甲烷-空气最大爆炸压力的上升速率(dp/dt)max呈上升趋势。当初始温度由298 K上升至473 K时,(dp/dt)max升幅并不大,仅为9.16%;爆炸特征值KG不断增大,其爆炸危险性也随之增大。从反应开始到到达最大爆炸压力这段时间内,爆炸压力上升速率的变化在一定程度上可以反映甲烷-空气爆炸反应速率的变化情况。     

破碎机锤轴转动对爆炸过程影响的数值模拟

为了研究破碎机内部锤轴转动对爆炸过程的影响,以常见的易燃、易爆气体甲烷作为模型气体,利用数值模拟软件Fluent模拟破碎机内的爆炸。采用滑移网格模型,从爆炸过程中压力变化、火焰扩散效应两个方面研究了锤轴转动对爆炸过程的影响。结果表明:锤轴转动对爆炸产生最大压力的影响可以忽略,但锤轴转速越快,达到最大压力的时间越短,最大压力上升速率越大;锤轴转速越快,破碎机内部气体流动越快,火焰扩散效应越明显,完成爆炸的时间越短。     

破碎机锤轴转动对爆炸过程影响的数值模拟

为了研究破碎机内部锤轴转动对爆炸过程的影响,以常见的易燃、易爆气体甲烷作为模型气体,利用数值模拟软件Fluent模拟破碎机内的爆炸。采用滑移网格模型,从爆炸过程中压力变化、火焰扩散效应两个方面研究了锤轴转动对爆炸过程的影响。结果表明:锤轴转动对爆炸产生最大压力的影响可以忽略,但锤轴转速越快,达到最大压力的时间越短,最大压力上升速率越大;锤轴转速越快,破碎机内部气体流动越快,火焰扩散效应越明显,完成爆炸的时间越短。     

初始温度和压力对乙炔分解爆炸参数影响的实验研究

为研究乙炔气体的分解爆炸参数，以电石法制备的乙炔为对象，采用20 L圆柱形爆炸罐，以熔断丝（20 J）作为点火源，通过实验研究了初始温度、初始压力对乙炔分解爆炸相关参数的影响规律。结果表明:初始压力为0.095~0.200 MPa时，乙炔最大分解爆炸压力及最大分解爆炸压力上升速率随初始压力的增大而增大，且初始压力超过0.140 MPa后，增幅变大；初始温度在40~80 ℃范围内，乙炔临界分解爆炸压力、最大分解爆炸压力及最大分解爆炸压力上升速率随初始温度的升高而减小。     

挡波墙对空气冲击波的削波作用研究

分析了挡波墙对空气中爆炸冲击波的削波作用.结果表明,在爆源周围修一定高度和厚度的挡波墙可以把空气冲击波在挡波墙之后一定距离内的峰值压力削弱20%～30%,同时用数值模拟的方法计算了冲击波与挡波墙相互作用过程,得到了在爆源周围有障碍物的爆炸场初始发展及整个传播过程的模拟结果.数值模拟结果与实验测量和经验公式计算结果基本吻合,可用来减轻意外爆炸对建筑物和人体可能造成的伤害及对可能发生的爆炸事故做出风险评估.     

半地下覆土立式油罐内部油气爆炸冲击荷载实验研究

半地下覆土油罐常用于储存汽油、柴油等易燃易爆油品,一旦被引燃,短时间内将产生极强的爆炸压力波,造成储罐的严重破坏并带来灾难性后果,油气爆炸冲击荷载的研究是进行储罐安全设计的基础。利用等比例模拟容器,基于实验对覆土立式油罐罐内油气爆炸冲击载荷特性进行了实验研究,获得了密闭条件下油罐内不同位置处的压力荷载的变化规律,油气爆炸压力荷载变化分为四个阶段:点火孕育期、加速突变期、衰弱振荡期、惯性波动期;罐顶位置处的压力荷载数值要明显大于罐壁和罐底处的压力荷载数值;进一步考察了初始油气浓度、初始点火能量、初始温度等相关参数对爆炸冲击荷载的影响规律。研究结果表明:爆炸超压随浓度的变化呈先增大后减小的规律,当初始浓度为1.71%时,爆炸超压荷载达到最大值。爆炸超压值与点火能成正比关系,与初始环境温度成反比关系。     

挡波墙对空气冲击波的削波作用研究

分析了空气中爆炸时挡波墙对冲击波的削波作用。结果表明，在爆源周围修一定高度和厚度的挡波墙可以把空气冲击波在挡波墙之后一定距离内的峰值压力削弱20%-30%，同时用数值模拟的方法计算了冲击波与挡波墙相互作用的过程，得到了在火电厂波原因有障碍物的爆炸场初始发展以及整个传播过程。数值模拟结果与实验测量和经验公式计算结果基本吻合。     

火焰CVD法合成纳米颗粒的燃烧过程数值模拟

文章应用CFD商业软件Fluent,对火焰气相沉积法合成TiO2纳米颗粒的湍流扩散燃烧过程进行了数值模拟,并对不同近壁面处理方式下的三种κ-ε湍流模型进行了比较。通过与实验数值比较,在非平衡壁面处理下的模拟效果较好。用Standard κ-ε湍流模型,对16种工况的丙烷／空气火焰CVD法合成纳米TiO2颗粒的燃烧过程进行了数值模拟。结果表明模拟的火焰长度与实验结果符合的较好,空气／丙烷比高于恰当比时火焰温度的模拟结果与实验结果符合的较好。     

内部爆炸作用下水介质容器壁部动态响应数值模拟

为了全面研究水介质爆炸容器在内部爆炸作用下,冲击波压力场的动态分布和壁部应变规律,本文利用动态数值模拟软件LS-DYNA,对水介质爆炸容器在内爆作用下内部动态压力场和壁部应变进行了三维数值模拟,并与实验和经验公式计算结果进行了对比。通过对数值模拟结果的分析,确定了爆炸容器结构强度在内爆作用下的薄弱区域。     

内部爆炸作用下水介质容器壁部动态响应数值模拟

为了全面研究水介质爆炸容器在内部爆炸作用下,冲击波压力场的动态分布和壁部应变规律,本文利用动态数值模拟软件LS-DYNA,对水介质爆炸容器在内爆作用下内部动态压力场和壁部应变进行了三维数值模拟,并与实验和经验公式计算结果进行了对比。通过对数值模拟结果的分析,确定了爆炸容器结构强度在内爆作用下的薄弱区域。     

圆柱形爆炸容器内爆炸载荷的分布规律

为了分析圆柱形爆炸容器内爆炸载荷的分布规律,利用LS-DYNA软件对爆炸容器的内爆轰场进行了数值模拟研究,并探讨了圆筒高径比(H/D)、端盖短轴与长轴比(a/b)以及端盖形式对端盖处爆炸载荷的影响。结果表明,冲击波会在端盖壁面上形成二次冲击波和二次马赫反射波,使得端盖中心点的压力远大于爆心环面上的压力。随着H/D的增加,端盖中心点的超压峰值和比冲量会越来越大,当H/D=1.5时达到最大;随着a/b的增加,端盖对冲击波的汇聚效应更加明显,导致端盖中心的超压峰值和比冲量显著增大;对于平板封头的圆柱形爆炸容器而言,高径比H/D的增加有利于减小端盖处的反射超压和比冲量,但是拐角点会成为新的危险点。     

初始湍流对粉尘爆炸影响的实验研究

采用大型实验装置对管道相连的粉尘操作设备中粉尘爆炸的火焰和压力传播过程及其影响因素进行实验研究。实验装置由两个通过管道连接的不同体积容器构成,爆炸从一个容器中通过管道传播到另一个容器中。在不同的初始湍流度条件下进行粉尘爆炸实验,测试不同位置的火焰和压力信号。结果表明:随着初始湍流度的增大,爆炸的猛烈程度增强,火焰和冲击波的传播速度加快,初始湍流作为影响粉尘爆炸发展过程的重要因素之一,在进行粉尘爆炸的安全防护和设计时必须考虑其作用。     

硬脂酸粉尘爆炸过程中火焰传播试验及数值模拟

采用试验和数值模拟相结合的方法研究了硬脂酸粉尘火焰在上端开口的圆柱形垂直燃烧管道的传播过程。试验利用高速摄影系统和红外热成像仪记录了火焰的传播过程和温度分布情况,结果表明:火焰传播速度和火焰温度均呈现先增大后减小的趋势。采用Fluent软件计算得到的模拟结果与试验值吻合较好,模拟结果揭示了硬脂酸粉尘爆炸过程中气流速度的变化情况,分析结果表明:在同一时刻,气流速度高于粉尘火焰传播速度,是造成粉尘二次扬尘,进而产生持续爆炸的重要因素之一。     

拱顶钢储罐内部蒸气云爆炸冲击荷载的数值模拟

利用TNT当量模型模拟储罐内部的蒸气云爆炸,对拱顶钢储罐内部爆炸流场和壁面爆炸冲击荷载进行数值模拟。首先将储罐壁面视为刚性,系统考察拱顶罐在各种不同工况下的爆炸流场及壁面反射冲击荷载分布情况;然后进一步考察爆炸流场与罐壁之间的耦合效应对爆炸冲击荷载的影响。研究表明：储罐壁面爆炸冲击荷载最大值出现在顶盖中心区域,且往往出现在第2个波形峰值位置,而壁面其他位置的冲击荷载最大值一般出现在第1个反射超压峰值位置;爆炸流场和容器壁面间的耦合效应对内部爆炸冲击荷载的影响不大,计算分析时可近似采用非耦合模型。     

考虑TiCl_4反应的合成纳米颗粒燃烧过程数值模拟

为了更好地模拟火焰CVD法合成TiO2纳米颗粒过程,应用CFD商业软件Fluent,对火焰气相沉积法合成TiO2纳米颗粒的湍流扩散燃烧过程进行了详细的数值模拟。模拟中,将TiO2当作一种准气体,采用非平衡壁面处理及RNGk-ε湍流模型,考虑TiCl4/空气反应,对16种工况的丙烷/空气火焰CVD法合成纳米TiO2颗粒的燃烧过程进行了计算分析。结果表明:模拟的火焰长度与实验结果符合得较好;空气/丙烷比高于恰当比时,火焰温度的模拟结果与实验结果符合得较好。     

土介质挡墙对爆炸冲击波衰减规律研究

为了研究土介质对爆炸冲击波的衰减作用,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对含土介质密闭容器内炸药爆炸进行了数值模拟.采用SPH-FEM耦合算法建立不同厚度(15、18、21、24、27、30 cm)、不同距离(10、20、30、40、50、60 cm)工况下的计算模型,对比分析了容器内空气冲击波峰值压力、到达时间...     

浓度梯度对甲烷-空气混合气体爆炸特性参数的影响

为研究浓度梯度的变化对甲烷-空气预混气燃爆特性的影响。在方形爆炸实验管道中布置压力、温度传感器,开展不同甲烷浓度梯度下甲烷-空气预混气体爆炸试验。研究结果表明:浓度梯度的增大使管道内甲烷-空气预混气的火焰平均速度和最大爆炸压力均呈现先升高后降低的趋势,当浓度梯度为1.0%时二者均达到最大值;爆炸压力上升速率亦随浓度梯度增大先升高后降低,浓度梯度为1.5%时最大;达到最大爆炸压力的时间随浓度梯度的增加呈现往复变化趋势;甲烷-空气混合气的爆炸温度随浓度梯度的上升呈现先上升后下降的趋势。     

含弱约束受限空间油气爆炸外部特性研究

构建了含弱约束面的受限空间油气爆炸模拟实验系统,对含有弱约束的受限空间油气爆炸外部特性进行了实验研究。实验获得了容器外部不同位置处爆炸超压随时间的变化规律,同时利用高速摄影系统记录了爆炸火焰发展变化过程。研究结果表明:(1)竖直方向和水平方向爆炸压力随时间变化规律均为"破膜与泄流正超压→最大负超压→外部爆燃正超压→二次负超压",竖直方向上最大爆炸压力要略大于水平方向上的最大爆炸压力。(2)随着油气浓度的增加,爆炸超压先增大后减小,在初始油气浓度为1.79%时爆炸超压达到最大值。(3)随着比例距离的增大,外部爆炸超压呈负指数规律递减。(4)火焰形态变化过程可分为"喷射引燃阶段→卷曲变形阶段→蘑菇云状火焰阶段→衰弱熄灭阶段",火焰最大高度为0.85 m,最大直径为0.6 m。     

玉米淀粉粉尘爆炸特性及火焰传播过程的试验研究?

为了全面地认识玉米淀粉粉尘爆炸的敏感性和爆炸破坏效应,分别采用粉尘云着火温度装置、20 L球粉尘爆炸装置和粉尘云火焰传播装置对玉米淀粉的粉尘云着火温度、爆炸下限质量浓度、爆炸压力、爆炸氧极限浓度以及粉尘云火焰传播过程进行了研究。结果表明:玉米淀粉粉尘云最低着火温度在380~390℃之间;粉尘云爆炸氧极限浓度(体积分数)在10%~11%之间;爆炸下限质量浓度和最大爆炸压力随着化学点火具质量的增加而呈现出不同的变化特征,随着化学点火具质量的增加,玉米淀粉的爆炸下限质量浓度逐渐降低,而玉米淀粉爆炸压力逐渐升高。在不同的粉尘质量浓度条件下,粉尘云火焰传播速度和火焰温度有一定的变化,在粉尘质量浓度为500 g/m3时,火焰传播速度和火焰温度均达到最大值,分别为13.81 m/s和1 107℃。