管道属性对瓦斯爆炸冲击波传播影响模拟研究

摘要

瓦斯爆炸事故是造成群死群伤的首要灾害，对矿山安全生产构成巨大威胁。在前人研究基础上，基于计算流体动力学软件Fluent研究瓦斯爆炸数值计算方法以及管道属性对瓦斯爆炸冲击波传播的影响，为煤矿防治瓦斯爆炸及其降低危害扩大提供理论基础。本文在前人研究成果的基础上建立了描述管道内瓦斯爆炸的物理模型和数学模型，采用有限速率/涡耗散模型处理瓦斯/空气预混气体的爆炸过程，采用SIMPLEC算法处理压力-速度耦合关系，选取大涡模型作为湍流模型，提高了数值模拟精度。在验证模拟结果有效的条件下，分别对密闭管道的不同断面尺寸和不同断面形状对瓦斯/空气预混气体爆炸过程进行了数值模拟，研究表明:瓦斯爆炸整个过程的冲击波压力不断增大，压力上升速率也不断增加;管径增大，空间中瓦斯爆炸冲击波发展相对于管径较小的管道中爆炸发展过程要慢，管径瓦斯爆炸湍流强度要小，矩形管道内的冲击波最大压力总是低于圆形管道，增加速率也略低于圆形管道。

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致谢

摘要

引言

1 绪论

1．1 国内外研究现状

1．2．1 瓦斯爆炸数值模拟国内外研究现状

1．2．2 瓦斯爆炸影响因素国内外研究现状

1．2．3 管道瓦斯爆炸传播特性研究现状

1．2 研究内容

2 密闭管道瓦斯爆炸传播理论

2．1 瓦斯／空气预混气体传播机理

2．2 瓦斯爆炸传播模型

3．瓦斯爆炸数值模拟理论分析

3．1 物理模型

3．2 数学模型

3．2．1 基本假设

3．2．2 基本方程

3．3 湍流模型

3．3．1 大涡模拟的基本思想

3．3．2 大涡模拟的滤波函数

3．3．3 大涡模拟的亚格子模型

3．4 燃烧模型

3．5 数值方法

3．6 SIMPLEC算法

3．7 边界条件

3．8 初始条件及点火

3．8．1 初始条件

3．8．2 点火条件

3．9 网格划分

3．10 模拟结果分析及有效性验证

4 管道尺寸对瓦斯爆炸冲击波传播规律影响数值模拟

4．1 数值模拟物理模型建立

4．2 结果分析

5 管道断面形状对瓦斯爆炸冲击波传播规律影响数值模拟

5．1 模型建立

5．2 结果分析

结论

参考文献

作者简历

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