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大型密闭容器内可燃气体爆燃的火焰速度存在着一个加速过程，压力也不是均匀分布的。根据密闭容器内可燃气体爆燃的实际情况，从流体力学和化学反应动力学出发，利用一步不可逆化学反应模型处理能量的加入过程，通过高精度的差分格式和时间分裂方法，对弱点火条件下密闭容器内可燃气体爆燃的压力场、温度场和浓度场进行了数值模拟，并进行了圆筒形容器内可燃气体爆炸实验。结果表明，最大爆炸压力和最大压力上升速率均与初始压力呈正比。最大压力及其上升速率在燃料组分化学计量浓度的1.1倍左右达到最大值。数值模拟计算结果与实验结果比较，其偏差不超过10%。     

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可燃气体在运输、储存、加工和使用过程中，因可燃气体泄漏而形成的气云爆炸事故，常常会造成巨大的人员伤亡和财产损失。研究气云爆炸的特性和威力，可防范事故，减小损失。中采用有限差分方法编制了求解可燃气云爆炸过程的定解方程的数值模拟程序。方程组中的源项由能量均匀加入法处理，爆炸场中的间断问题通过人工黏性模型处理。经开敞空间乙炔——空气气云爆炸实验结果检验，数值计算结果的偏差在13％以内。计算结果表明，气云半径越大，爆炸最大压力和压力增加速率越大；气云爆热越大，爆炸最大压力和压力增加速率越大。     

燃料浓度对可燃气云爆炸影响的实验研究与数值模拟

以0．02mm厚度的聚乙烯薄膜为约束物，进行了半径0．5m的半球形乙炔／空气气云爆炸实验。结果表明，在100mJ弱点火条件下，乙炔的爆炸界限(乙炔的质量分数)由1．5％～82．2％缩小到5．3％～17．8％，乙炔的最危险质量分数为13．3％。建立了描述可燃气云爆炸的数学模型，并采用SIMPLE算法对模型进行求解，得到了不同燃料质量分数的爆炸超压分布。计算结果与实验值相比较，最大相对偏差为10．11％。对甲烷／空气、乙烯／空气、乙炔／空气等气云爆炸威力进行了预测，当处于最危险质量分数时，大体积的3种气云爆炸均可造成建筑物的损坏，而随着质量分数偏离最危险质量分数，破坏能力随之降低。     

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对预混可燃气体在圆形管道内的爆炸过程进行了实验研究，根据实验结果将超压的变化过程分为4个阶段，将气体燃烧的变化过程分为3个阶段。得出了计算火焰传播速度的经验公式。随着火焰的传播，火焰传播速度不断加快，且测点处的火焰传播速度越快、测点距点火处越远，燃烧时间就越短。对前驱冲击波与火焰面的相对时间及相对位置关系进行了分析。对爆燃转爆轰过程（DDT）进行了初步研究，观察到此过程中前驱冲击波阵面仍然行进在火焰面的前方，但二者的间距在减小。火焰面紧跟在激波前缘的后面，二者同速传播，超压峰值的位置与火焰面重合。     

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密闭空间可燃气体爆炸一直是化工、石油、矿业、冶金等行业的重大灾害之一。由于可燃性气体燃料与空气混合物爆源具有能量密度小、爆源体积大、能量释放时问长等特点，所以点源强爆炸近似不再成立。章从流体力学和化学反应动力学守恒方程出发，对管道内可燃气体爆燃进行了数值模拟，获得了不同时刻爆燃的压力场、温度场、密度场，讨论了可燃气体活性、组分以及管道长度对爆燃压力和压力上升速率的影响，为工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理论基础和数据。     

管道容器连通系统内气体爆炸影响因素的数值分析

采用数值模拟方法,通过对小型连通容器爆炸过程的分析,系统研究了管道和容器连通的系统内可燃介质发生爆炸时着火点位置和容器的几何尺寸对系统爆炸强度的影响,模拟结果与已有的实验结果基本一致。该研究结果可为大型连通容器系统安全防爆设计提供参考。     

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可燃气体或低沸点可燃液体的事故性泄漏，会引发可燃气云爆炸事故。气体爆炸概率成为厂站、陆地及海上油气钻采平台设计中需要考虑的要素之一。为确保生产安全及对相关人员的有效保护，必须确定现场障碍物对爆炸的加强作用。为此，实验研究了内置半球栅条形障碍物半径、栅条宽度与空隙宽度3个参数对可燃气云爆炸场的影响。基于流体力学控制方程组、PDR模型和Bakke Hjertager燃烧模型，通过修改方程源项，考虑障碍物对流动的附加作用及对燃烧速度的影响，建立了可燃气云爆炸的理论模型，并采用SIMPLE算法进行了数值求解。实验结果表明，该类型障碍物对可燃气云爆炸威力有较大的增强作用，最大超压可达无障碍物时的10倍以上。计算结果与实验值相比较，最大相对偏差17.9%，平均相对偏差6.34%。     

气体爆炸泄放计算方法比较与实验

泄放是为防止设备内部因爆炸而发生破坏所广泛采用的方法,其设计关键是合理、有效设计泄放面积。气体爆炸泄放计算存在多种不同的计算方法,各种方法的适用范围及计算精度均有较大差别。用0 524m3的球形容器对液化气烷 空气进行爆炸泄放实验研究,将实验结果与各种计算结果进行了定量比较。     

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在直径为1 m的球形容器中，采用中心点火方式，对液化石油气进行了大量密闭燃爆和燃爆泄放的实验，得出了液化石油气最大破坏力的浓度范围5%～6%、密闭下燃爆最大压力与初始压力呈线性关系，并基于不同条件下燃爆泄放实验，通过量纲分析将泄放面积、容器内表面积、容器体积、泄放压力及初始压力等关联成燃爆泄放状态准数，建立了燃爆泄放最大超压与泄放准数之间关系式，关系式覆盖的体积范围(0.029～213 m3)，内部初始压力范围（0.1～0.4 MPa），泄放压力与初始压力比（1～2.5）、容器长径比（1～2），在该范围内关系式与实验结果吻合较好。     

障碍物对开敞空间蒸气云爆炸强度的加强作用

阐述了障碍物对开敞空间蒸气云爆炸威力的加强机理,概括了气云内部放置障碍物的开敞空间蒸气云爆炸(UVCEs)的实验、经验方法和理论研究情况,并分析了障碍物和火焰的相互作用机理,火焰加速机理是研究障碍物对开敞空间蒸气云爆炸威力加强作用的关键问题。     

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开敞空间可燃气云爆炸，尤其是在障碍物诱导下具有极大破坏力的爆炸，会造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此，研究约束条件对气云爆炸场的影响，对进一步提出可行的防爆、抑爆方案提供理论依据具有重要意义。为此，建立了开敞空间可燃气云爆炸的实验系统，对半球形乙炔—空气预混气云内半球条栅形障碍物对爆炸威力的影响进行了实验研究。障碍物半径为0.1～0.3 m，条栅宽度为15～60 mm，空隙率为20%～75%，气云半径为0.25～1.25 m。通过对实验数据进行曲线拟合回归，并经方差检验，得到了对实际应用具有指导作用的拟合关系式。     

管状容器气体燃爆泄放过程的数值模拟

工业过程中管状容器气体爆炸事故时有发生，严重威胁着过程工业的安全生产。为预防这类事故，通常会在容器上安装泄压装置，这就要求对该类容器进行防爆泄压设计。对管状容器气体爆炸泄放过程进行分析，特别是容器内压力发展特性的分析是进行防爆泄压设计的关键。为此，首先分析了管状容器内气体爆炸泄放过程，根据其燃爆发展规律建立了描述整个泄爆过程的物理模型。从能量守恒方程和质量守恒方程出发，结合气体状态方程、绝热压缩方程和气体泄放速率方程建立了泄爆过程的数学模型，利用四阶龙格-库塔方法对该过程进行了数值模拟，得到了不同时刻燃爆压力、压力上升速率、火焰位置和火焰传播速度。另外还讨论了泄压面积和泄爆压力对泄爆过程的影响，对于该类容器的防爆泄压设计具有指导意义。     

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液化石油气是一种成分复杂的混合物，这就大大增加了对其爆炸进行数值计算的难度。采用CFD(Computational Fluid Dynamics，计算流体力学)方法，对石油气的混合成分进行了简化处理，进而对石油气爆炸进行了数值模拟，建立了描述液化石油气爆燃的理论模型，采用SIMPLE算法对模型进行了求解。计算的超压与实验值相比较，球形容器内最大偏差为9.09%，平均偏差为4.58%；开敞空间情况下，最大偏差9.02%，平均偏差3.92%。还对工业上可能产生的液化石油气可燃气云爆燃威力进行了预测，当气云半径为100 m时，最大超压可达48.432 kPa。研究表明，大尺寸气云可以产生具有破坏力的超压。     

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新场气田蓬莱镇组气藏属于低渗透致密砂岩气藏，具有一定的储量规模，但低孔、低渗、高含水饱和度的特征使其开采困难，因此实施增压开采工艺技术是保证该类气藏增储稳产的重要手段。文章运用气藏数值模拟方法对该气藏建立了三维地质模型，在气藏储量拟合及气井生产历史拟合的基础上，设计了9套增压开采对比方案。选用三维二相黑油模拟器进行模拟计算，其结果显示实施增压开采方案的采气速度和采出程度均比不实施增压开采的高，而且延长了气井生产时间。同时还评价了经过增压开采后，气藏、增压井组以及单井的可采储量增加量，确定了增压开采后单井合理的井口压力控制程序和降产方式。方案结果对比表明，以目前单井产量敞输，控制最小井口压力在压缩机吸气压力0.2　MPa的开发方案，能使整个气藏在实施增压开采后提高可采储量7.28％。     

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连接底水和近井带的大裂缝显著加快气井的见水时间并让含水率急剧上升,众多应用事例表明,这一现象无法用双重连续介质模型来成功拟合,主要原因在于大裂缝的表征单元体尺寸和所考虑的研究范围相比较大,因此不能作为连续介质,否则所建立的模型不能反应大裂缝的渗流特征。文章首先提出大裂缝加快底水的推进的主要原因是由大裂缝渗透率高和绝对储存体积小这一性质决定的;然后在此基础上建立了考虑大裂缝的渗流模型,建模的要点在于把裂缝分为微小裂缝和大裂缝,在模型中把微小裂缝和基质当作普通的双重连续介质,而将大裂缝作为非连续介质处理,并将其简化为一系列的平板,大裂缝介质与双重连续介质在空间上不相重叠;在建立数值模型时,针对双重连续介质和大裂缝介质建立了两套网格系统;最后通过实例对比,利用数值实验方法对大裂缝底水气藏的渗流规律进行了解释。     

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以目前技术和设备较成熟的串联双级氮膨胀循环的天然气液化流程为模型，针对“西气东输”气源条件，面向中小城市LNG储运、调峰和LNG—CLNG汽车加气站使用的小型天然气液化装置，根据在国内进行的设备调研和系统优化结果，进行了流程的数值模拟计算，给出了主要设备的工程参数及各节点的工艺参数值。该装置的特点是：全部设备国产化、设备投资小、操作运行简单，对气源适用范围广，易于推广。     

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长期以来，工业上都广泛采用多层金属丝网结构阻火器（系统），但其理论计算问题一直没有得到解决，全靠制造商的测试结果来决定。文中的实验旨在研究金属丝网结构对开敞空间预混乙炔—空气爆燃波的抑制效果，并描述了金属丝网层数、气云半径等参数对丝网结构内外两侧压差的影响。结果显示，在给定的气云半径以及丝网结构半径条件下，丝网结构内外两侧压差随着丝网层数的增加，先减小后增大，存在着一个最小值；特定的丝网结构，将对某一特定半径气云的爆燃波起到最佳的抑制效果。另外，通过与同样气云条件的开敞空间爆炸压力场进行比较发现，单纯地增加丝网层数并不是最好的抑制爆燃波的有效方式。