环栅条形障碍物对可燃气云爆炸影响的数值模拟与实验研究

摘要

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%.