点火方式对受限空间油气爆燃规律的影响

通过可视化和数据分析方法,针对电火花、突遇高温热壁、直接加热热源和持续加热热壁4种常见的点火方式,对油气在受限空间的整个爆燃过程进行了对比分析。不同点火方式下油气爆燃的起燃条件、起燃速度、火焰结构、火焰颜色存在很大的区别,并进行了细节分析。尽管油气在受限空间的爆燃过程都呈现出4个阶段,但火焰颜色、持续时间对不同的点火方式是不同的。通过对最大爆炸超压和超压典型曲线的分析,最大爆炸超压由大到小的点火方式依次是突遇高温热壁、电火花、直接加热热源和持续加热热壁,并分析了受限空间中超压曲线的典型特征。     

障碍物位置和油气浓度对油气泄压爆炸特性影响

为研究障碍物位置和油气浓度对油气爆炸特性影响,选取1.3%(低)、1.7%(危险浓度)和2.1%(高)三种初始浓度,进行了多工况油气泄压爆炸对比实验,主要结果为:(1)泄压爆炸超压曲线存在三个典型峰值,其中,泄压峰值pv大小与障碍物位置无关,负压峰值pneg的最大绝对值在障碍物与点火头的无量纲距离Li/L=0.4取得;最大超压峰值pmax最大值在Li/L=0.4取得(1.7%和2.1%工况),而1.3%工况在Li/L=0.6取得;(2)平均升压速率(dp/dt)ave、爆炸威力指数Emax、最大升压速率(dp/dt)max和最大爆炸指数Kmax的最大值均在Li/L=0.4取得;(3)在传播初期,火焰呈现较规则的"指尖形"形状,受障碍物扰动后,火焰锋面产生不规则变形,并在管道外部形成"蘑菇状"火焰,当Li/L=0.2时,"蘑菇状"火焰最明显;(4)最大火焰传播速度Sfmax在Li/L=0.2取得,并随着Li/L从0.2升至0.8时,单调递减。上述观测结果表明,障碍物位置和油气浓度对内置障碍物管道中油气爆炸特征参数均具有影响。     

含双侧分支结构受限空间油气泄压爆炸超压特性与火焰行为

为研究含有双侧分支结构受限空间内油气泄压爆炸超压和火焰演变特性,进行了不同初始油气体积分数工况下含有双侧分支结构受限空间和长直受限空间内的对比实验。研究结果表明： ①爆炸超压曲线会出现3个典型的超压峰值p₁、p₂、p_max,其中p₁的形成与管道开口端密封材料瞬时破裂有关,p₂与分支结构泄压有关,而p_max受管道内部爆炸强度与火焰加速协同效应影响。②分支结构对爆炸超压有强化作用,当油气体积分数在1%～2%区间,爆炸超压强化程度先增强后减小,且在1.4%～1.8%之间最为强烈。③火焰在分支结构处发生显著的弯曲、褶皱变形,这增大了火焰面积,提高了燃烧速率,加速了流场的传热传质效率,诱导爆炸强度的急剧增大,同时提高了火焰传播速度并增大了最大火焰锋面位置。④火焰在含有双侧分支结构的管道内呈现“半球形火焰--指尖形火焰--平面状火焰--浪花状火焰”形态变化。     

障碍物位置和油气浓度对油气泄压爆炸特性影响

为研究障碍物位置和油气浓度对油气爆炸特性影响,选取1.3%（低）、1.7%（危险浓度）和2.1%（高）三种初始浓度,进行了多工况油气泄压爆炸对比实验,主要结果为：（1）泄压爆炸超压曲线存在三个典型峰值,其中,泄压峰值p_v大小与障碍物位置无关,负压峰值p_neg的最大绝对值在障碍物与点火头的无量纲距离L_i/L=0.4取得;最大超压峰值p_max最大值在L_i/L=0.4取得（1.7%和2.1%工况）,而1.3%工况在L_i/L=0.6取得;（2）平均升压速率（dp/dt）_ave、爆炸威力指数E_max、最大升压速率（dp/dt）_max和最大爆炸指数K_max的最大值均在L_i/L=0.4取得;（3）在传播初期,火焰呈现较规则的“指尖形”形状,受障碍物扰动后,火焰锋面产生不规则变形,并在管道外部形成“蘑菇状”火焰,当L_i/L=0.2时,“蘑菇状”火焰最明显;（4）最大火焰传播速度S_fmax在L_i/L=0.2取得,并随着L_i/L从0.2升至0.8时,单调递减。上述观测结果表明,障碍物位置和油气浓度对内置障碍物管道中油气爆炸特征参数均具有影响。     

受限空间油气热着火的简化机理与分析

油气热着火是导致油气火灾的重要原因之一,对油气热着火发生的反应机理研究具有重要的理论和现实意义.通过对正庚烷、异辛烷和C1~C4详细反应机理的模拟研究,得到3个主要结果:一是通过温度敏感性分析、路径分析等方法,获得了油气热着火简化机理,包含47个组分,100个基元反应;二是通过对简化机理的模拟分析发现,随着初始温度的增加,热着火的延迟时间减少,当初始温度小于850,K时,延迟时间较长,而初始温度大于900,K后,延迟时间相差不多;三是在相同温度和碳氢浓度下,组分浓度越均匀,延迟期越短,大分子浓度越大,延迟期越长,反应后温度越低,小分子浓度越大,反应越充分.     

三种多分支结构坑道内油气爆炸过程的大涡模拟

多分支结构坑道在石油化工、天然气工业中应用十分广泛。研究多分支结构坑道内的油气爆炸过程,对避免或减小人员伤亡和财产损失、提高多分支结构坑道的安全防护水平具有重要意义。针对三种多分支结构坑道(一字分布型、交错分布型、相对分布型),采用WALE湍流模型和Zimout预混燃烧模型对上述三种坑道内的油气爆炸过程迚行了模拟分析,重点研究了火焰传播速度、火焰面积、超压峰值、超压上升速率等爆炸过程的关键参数。数值模拟结果表明:总容积不变时,一字分布型和交错分布型坑道内的火焰速度、升压速率均大于相对分布型坑道;支坑道数量不变时,一字分布型和交错分布型火焰传播规律相似,但交错型分布坑道内较一字型分布作用更强;数值分析结果表明,火焰传播速度、火焰面积与爆炸超压特性关系密切,三者之间相互耦合、相互激励,存在显著的正反馈机制。     

油气惰化抑爆研究进展

油气是常见的易燃易爆气体,在遇到明火后十分容易収生油气火灾、爆炸等安全事故。近年来频繁出现在受限空间内油气爆炸事故,对群众生命财产造成了严重损失。目前,填充惰性气体是抑制油气爆炸的有效手段,得到了领域内专家的认可。本文通过对近年来可燃气体爆炸抑制研究的主要成果迚行整理归纳,结合油气爆炸特点,对惰气抑制油气爆炸的研究迚展迚行了综述。