瓦斯爆炸冲击波传播规律及破坏效应的计算机模拟

通过计算机模拟的方法,建立了瓦斯爆炸沿巷道传播的分析模型,运用DYTRAN软件进行分析,得到了瓦斯爆炸冲击波沿巷道的传播过程的参数变化及障碍物对冲击波传播的影响.结果表明,应用DYTRAN可以很好地模拟瓦斯爆炸传播过程及冲击波对障碍物的短暂的瞬态动力学过程,对于矿难救生系统的研究及设计有重要意义.     

定容燃烧弹中瓦斯爆炸的反应动力学模拟

通过修改化学动力学计算软件CHEMKINⅢ中的SENKIN程序包,采用详细化学反应机理建立定容燃烧弹中瓦斯爆炸的计算模型.利用此模型对瓦斯爆炸过程中反应物浓度、活化中心浓度和爆炸后部分致灾性气体浓度的变化趋势进行分析.同时,分析瓦斯中甲烷体积分数对瓦斯爆炸动力学特性的影响,通过对瓦斯爆炸详细反应机理的敏感性分析,找出影响瓦斯爆炸及爆炸后部分致灾性气体生成的关键反应.结果表明,当瓦斯中甲烷体积分数为7%时,瓦斯爆炸后温度、压力分别为2 700 K和0.22 MPa,同时随着瓦斯中甲烷体积分数增加,瓦斯爆炸后温度、压力及CO体积分数升高.通过分析,得到促进瓦斯爆炸的主要反应,促进CO、CO2和NO2生成的关键反应.     

低浓度瓦斯脉动燃烧过程的数值模拟

选取k-ε湍流双方程模型、概率密度方程(PDF)湍流燃烧模型及部分预混燃烧模型,利用流体分析软件Fluent对煤矿低浓度瓦斯在Helmholtz型脉动燃烧器中的燃烧过程进行了数值模拟。通过对燃烧室内低浓度瓦斯脉动燃烧压力场和速度场的分布进行模拟研究,并与理论燃烧过程相比较,其结果表明:低浓度瓦斯脉动燃烧数值模拟结果符合实际脉动燃烧规律,说明脉动燃烧这一燃烧方式适合低浓度瓦斯的研究利用,并为以后的研究提供参考。     

深部巷道复合支护作用数值模拟分析

随着支护构件的逐渐施加,复合支护的支护反力逐渐增强,围岩的位移和塑性区范围逐渐减小,峰值应力逐渐向围岩浅部移动,支护构件的破坏率逐渐降低.锚杆支护对巷道顶板和两帮浅部位移影响显著,钢筋混凝土结构层有效控制底板浅部位移,注浆加固使巷道顶、底板深部位移显著减小;钢筋混凝土结构层对巷道顶底板塑性区影响显著.     

水下钻孔爆破水中冲击波的数值模拟研究

运用ANSYS/LS-DYNA3D程序模拟了水下钻孔爆破产生的冲击波传播过程,得到了地震动水压力和冲击波的波形曲线及压力数据,分析了其特性及传播规律,并利用Cole经验公式拟合模拟了取得的数据.结果表明,在与炮孔轴线夹角约45°范围内,地震动水压力与冲击波叠加使冲击波峰值压力随爆距增加单调减小,Cole经验公式对水下钻孔爆破产生的地震动水压力和冲击波的传播规律均具有良好的适应性.     

202工作面回风巷道支护设计优化的数值模拟研究

为了解决原有支护无法有效控制巷道围岩变形等问题,针对性设计了两种支护优化方案,并通过FLAC^3D软件对支护方案进行数值模拟,分析了优化前后的围岩应力与位移云图结果,从而得出最优方案。经过现场施工实践,由矿压观测结果可知,优化后方案的围岩顶板位移从114mm下降至62mm,两帮位移从92mm下降至54mm,巷道围岩控制效果明显,优化方案可行。     

1021巷道底板围岩稳定性数值模拟分析及工程验证

以回坡底煤矿1021巷道底鼓现象为研究背景,通过数值模拟,研究了1021巷道底板围岩的水平变形量、垂直变形量,并实施了相应的底鼓防治技术.现场监测结果表明,与未经过底鼓防治处理的巷道相比,防治段巷道底板变形量大幅减小,验证了底鼓防治技术是可行的.     

燃料电池船舶舱内氢气泄漏爆炸的数值模拟研究

以燃料电池客船“Water-Go-Round”号为对象,利用FLUENT软件模拟燃料电池客船舱内管道发生氢气泄漏并引发爆炸的情况,研究不同舱室氢气点火爆炸事故的影响规律。结果表明：可燃氢气云被点燃后,爆炸超压波自点火位置向四周迅速传播,点火位置对超压波的分布影响较大;控制舱爆炸时,超压强度最大,对船体超压危害最大;乘客舱爆炸强度最小,但超压中心分布在乘客舱,超压对乘客造成的危害最大;船舶舱室燃烧火焰温度主要由可燃氢气云的分布决定,燃料电池舱的火焰衰减趋势基本相同;乘客舱受到的高温危害较低,船艏舱无燃烧火焰的高温危害。     

锂离子电池储能集装箱爆炸危害数值模拟北大核心CSCD

随着电化学储能的规模化发展,以锂离子电池为能量载体的电化学储能电站火灾燃爆事故时有发生,成为制约其安全健康发展的主要瓶颈。储能集装箱本身的安全措施及摆放间距对于燃爆的发展及扩散有着重要的影响。本工作通过改变点火位置和泄压板强度来探究不同的冲击波压力和火焰传播速度变化对储能集装箱安全的影响,发现当着火点位于近进风百叶窗一侧时,冲击波压力升高,火焰传播速度增大,分别可达41.28 kPa和557.0 m/s。泄压板对储能集装箱安全设计至关重要,且仅在进风百叶窗处设置泄压板且将开启压力设置为30 kPa时,计算区域内已发展为爆轰,对周边安全造成较为严重的影响。此外,研究结果表明,单个储能舱发生燃爆后,在短边间距达到10 m时将会对周边造成的影响最小。该研究可为储能电站锂离子电池火灾事故预警、集装箱结构和防爆设计提供参考。     

地下组合受限空间油气爆炸实验与数值模拟研究

隧道、地下储油库、人防工程、地下物资仓库等地下建筑物都是典型的受限空间结构。一旦发生油气爆炸燃烧,爆炸压力波和火焰的传播将受到众多因素的影响。通过实验和数值模拟的方法研究了在洞库地下组合受限空间中油气混合物由弱点火引起爆炸燃烧的发展过程,以及爆炸压力波和火焰经局部扰动后的变化过程,并将数值模拟结果与实验结果进行了对比和综合分析,得到了地下组合受限空间油气爆炸过程的基本参数,揭示了爆炸过程中组分、湍流对燃烧与压力波发展影响的规律。研究结果对地下受限空间油气爆炸过程的进一步研究以及爆炸灾害的预防都具有参考价值。     

天然气燃烧特性与NOx排放特性数学模拟

采用详细化学反应机理并运用良好搅拌反应器模型,通过化学反应动力学模型的数值计算,就典型的4种天然气组分进行了多种工况下的燃烧特性与NOx排放特性研究.计算结果表明：助燃剂中氧含量对着火时间非常敏感,氧含量较高,着火时间提前;低氧和富燃燃烧方式均可减少NOx排放.     

基于动网格技术的电除尘器泄爆过程数值仿真

为研究电除尘器在泄爆过程中流场与泄爆阀的动态特性,基于动网格技术,建立了泄爆过程中流体与阀体间的耦合关系,对泄爆过程进行了三维瞬态模拟,对不同爆炸压力、阀盖行程、弹簧刚度以及气体介质温度对泄爆过程的影响进行了分析。对初始温度为2 000 K,相对压力40 kPa的空气介质,阀盖行程60 mm泄爆阀在0.152 s内完成泄爆并复位,泄放体积约为2.95 m~3。分析结果表明:随着内部压力的增大,泄爆时间随之呈线性增加;增大阀盖的行程,阀盖前期运动情况不变,中后期泄放速率增大,总体泄放时间降低,且降低趋势逐渐平缓;一定范围内改变弹簧的刚度对泄爆效果无明显影响;随着气体介质温度的降低,泄爆时间与泄放速率迅速增加,温度从2 000 K降低到300 K时,泄爆时间从0.15 s增加到0.35 s,但泄放过程最大马赫数基本不变。     

垃圾填埋气焚烧火炬的数值模拟

采用数值模拟方法研究了填埋气焚烧火炬内部的流动燃烧情况.通过对不同形状流道的计算,对不同燃料喷嘴在不同工况下的燃烧提供了满足设计要求的流场,计算结果和试验数据吻合较好.采用的计算方案适用于研究变负荷、变组分的低热值气体燃烧装置,可为此类装置的工程设计提供依据.     

焦炉煤气的爆炸特性

以氮气为例系统地研究了惰性气体对焦炉煤气的爆炸极限的抑制机理,并进行了相关的理论探讨,结果表明,在整个爆炸极限范围内,最大允许氧含量和爆炸极限具有一一对应的关系,惰性气体对两者具有相似的影响,惰性气体能大大缩小焦炉煤气爆炸极限范围和最大允许氧含量范围,甚至使其退出可爆范围,大大降低其燃烧爆炸的危险性.运用爆炸极限和最大允许氧含量的理论关系,得到了两者互推的关系式.     

AP1000设计基准事故试验热冲击过程数值模拟

针对AP1000核电厂安全级设备鉴定设计基准事故(DBA)模拟试验第1s热冲击过程,构建了过热蒸汽由储汽罐充入试验仓的模型.利用Fluent流体计算软件对瞬态热冲击过程进行了数值模拟,得到试验系统内气体温度、压力、流速、组分质量分数瞬态变化过程及其空间分布状态.结果表明:超音速蒸汽射流进入试验仓,经挡板减速并改变方向,与仓内空气混合,同时压缩空气,使仓内介质温度和压力快速上升并达到要求值;试验仓内瞬态压力分布均匀,但温度分布取决于蒸汽的流动,随着蒸汽不断充满试验仓,1s后仓内温度分布趋于均匀;储汽罐释放高温高压过热蒸汽充入试验仓的工艺可以满足DBA试验第1s热冲击试验要求.     

某型燃气轮机燃烧室燃烧流场数值研究

燃气轮机燃烧室的燃烧特性受到旋流强度、雾化特性等因素的强烈影响,旋流强度和雾化特性分析对燃烧室的设计和优化具有非常重要的作用。对燃气轮机燃烧室的燃烧流场,应用商用程序FLUENT进行了数值模拟,并分析了空气过量系数α和燃油雾化粒径对燃烧室内燃烧特性的影响。模拟结果表明,控制空气过量系数和燃油雾化粒径对提高燃烧室工作性能和降低污染物排放具有重要意义。     

船用燃机排气引射器的数值模拟及试验研究

通过对船用燃机排气引射器的数值模拟及实验研究,确定引射器结构对引射系数的影响,引射器内部的气流参数分布。     

出口形式对防浪级阻力性能影响的研究

燃气轮机进气系统的结构和气动性能是燃气轮机装舰技术研究的重要组成部分。针对这方面的要求，进行了燃气轮机进气防浪级的设计及数值模拟计算，为设计制造高性能的船用燃气轮机进气系统提供可靠的依据。对进气防浪级作的数值计算和实验研究，其结果是相当令人满意的，研究方法对燃气轮机进气系统的研究有一定的参考价值和指导意义。     

喷射式燃烧器气体流动与燃烧数值模拟

对一国产30kW车用喷射式加热器的燃烧器内气体流动与燃烧进行了数值模拟。由计算分析知．燃烧器导流体切向进气道所进空气射流可加强混合气的混合燃烧,并在导流体底部形成一绕中心轴线的涡流环,因该涡流环中心存在低压,从而可使部分下游燃烧的高温气体在燃烧室尾部缩口的配合下向中上游回流。该回流在燃烧室中下游产生一个绕燃烧室中心轴线的回流环,该回流环既可使高温回流气体维持燃烧器的续燃温度．同时还可加速混合气的燃烧。但从燃烧室的温度场分布图看,其高温区有所偏后,这对燃烧室在不同空燃比下的续燃稳定性不利．且易造成排气温度过高,使热效率下降．因此燃烧室缩口须适当前调．以使回流区前移。