管道拐弯角度变化情况下瓦斯爆炸火焰传播规律研究

摘要

我国是一个产煤大国，但同时煤矿灾害事故不断发生，瓦斯爆炸事故是其中最严重的，造成了惨重的生命危害和财产损失。为了降低瓦斯爆炸事故的发生频率，除了要加强安全管理，还必须要清楚瓦斯爆炸的发生及传播规律。为了对煤矿瓦斯爆炸事故的发生和传播规律有更全面、充分的认识，针对实际井下弯曲巷道随处可见情况，本课题组设计了复杂条件下瓦斯爆炸实验设备，制作了不同拐弯角度的管道来模拟井下巷道变化。本文采用的研究方法是理论分析、实验研究与数值模拟相结合。先是通过参阅书籍、文献，对瓦斯爆炸的发生条件及传播机理进行理论分析，在分析的基础上，结合试验室现有设备，确立了试验方案，本文的试验模型是，将30°、45°、60°、90°、120°、135°、150°七种拐弯角度的管道，分别充填4m、5m、6m三种不同长度的瓦斯气体、引爆，分析瓦斯爆炸后产生的火焰在不同拐弯角度管道中的传播规律，利用火焰传感设备，记录火焰到达不同监测点的时间情况，计算分析火焰传播过程中的速度变化规律，从而得出火焰传播速度与管道拐弯角度和瓦斯填充量的关系规律。同时，利用FLUENT软件，结合试验方案，建立数值模型，模拟瓦斯气体在管道中的爆炸、以及火焰波的传播过程，通过TECPLOT软件，对模拟结果进行后处理，得出了火焰波在不同拐弯管道中的速度变化规律，将数值结论与实验结果相对比，从而证明了数值模拟的可靠性，进一步利用数值模拟结果，分析瓦斯爆炸后，火焰传播过程中的温度变化情况，为事故预防及救援提供理论依据和参考。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外对瓦斯爆炸的研究现状

1.3 本文的探索内容以及技术流程

1.4 本章小结

2 瓦斯爆炸火焰传播特性分析

2.1 引言

2.2 瓦斯爆炸机理

2.3 瓦斯爆炸火焰传播特性分析

2.4 本章小结

3 瓦斯爆炸过程中火焰传播规律的实验研究

3.1 试验系统及设备

3.2 试验方案及步骤

3.3 试验结果记录及火焰传播速度计算

3.4 火焰传播速度变化及其规律分析

3.5 本章小结

4 瓦斯爆炸火焰燃烧数值结果及规律分析

4.1 复杂条件的瓦斯爆炸火焰传播管道的数值试验

4.2 数值模拟结果及传播速度规律分析

5 瓦斯爆炸试验结果与数值模拟对比分析

5.1 模拟与实验对比分析

5.2 基于模拟结果的火焰温度变化及规律分析

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 创新点

6.3 不足与展望

参考文献

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