瓦斯爆炸過程中火焰與爆炸波傳播規(guī)律

　　煤礦瓦斯爆炸事故從工業(yè)革命開始即一直時有發(fā)生， 大多數(shù)工業(yè)化國家都對煤礦瓦斯爆炸進行過試驗研究， 尤其是對可燃碳氫氣體與氧氣及空氣混合后的引燃和傳播方面， 以及工業(yè)粉塵 （包括煤塵） 爆炸特性方面均有不少的研究。例如， 美國國家職業(yè)與健康研究所匹斯堡研究中心 （ ＮＩＯＳＨ ）、 澳大利亞的 Ｌｏｎｄｏｎ Ｄａｒｅ 安全研究中心及歐洲的一些研究機構相繼建立了可燃氣體與粉塵爆炸試驗管道， 并進行了試驗研究。 中科院力學所、 南京理工大學、 煤科總院撫順分院和重慶分院等也相應建立了氣體、 粉塵爆炸試驗管道和爆炸試驗巷道， 通過這些已經(jīng)建立的試驗巷道和管道的試驗研究， 取得了一些成果， 在理論上也導出了一系列計算其傳播速度、 壓力的公式， 并從化學和熱力學的角度進行了分析。 根據(jù)這些研究結(jié)果， 人們也提出了一些防治瓦斯爆炸的措施， 如巖粉棚、水棚等。 但是， 這些防治瓦斯爆炸的措施在實際使用過程中有時起作用， 有時并未起作用， 其原因就在于對瓦斯爆炸過程中火焰與爆炸波之間相互關系并不清楚， 導致防治措施的響應時間未能準確掌握， 使防治措施未能起到應有的作用。 針對這種情況， 本書擬對此進行研究， 以期對瓦斯爆炸機制研究有所裨益，對礦井瓦斯爆炸的實際防治工作有所幫助。 本書主要從理論、 實驗與數(shù)值模擬 ３個方面對瓦斯爆炸過程中火焰與爆炸波的傳播規(guī)律進行了研究。本書主要研究成果如下。① 利用 “ ２１１ 工程” 重點學科建設項目中專門設計加工的具有煤礦井下巷道特點的瓦斯爆炸實驗管網(wǎng)系統(tǒng)， 采用在爆炸試驗管道中加入障礙物和膜片的方法， 測定與分析了瓦斯爆炸過程中的有關動力學參數(shù)， 反映了瓦斯爆炸過程中火焰與爆炸波的傳播規(guī)律。② 采用在爆炸試驗管道中加入障礙物和膜片的方法， 其中， 障礙物用以模擬井下的礦車、 堆積物或其他設備， 膜片用以模擬井下的風門或密閉墻， 從而研究障礙物和膜片對火焰與爆炸波傳播規(guī)律的重要影響， 研究瓦斯爆炸過程中火焰與爆炸波之間的相互關系， 并探討障礙物對火焰的加速機制。③ 基于均相反應流時均方程組、ｋε湍流模型和 ＥＢＵＡｒｒｈｅｎｉｕｓ 燃燒模型建立了均相燃燒流動的理論模型。 采用基于 ＳＩＭＰＬＥ 算法的大型通用程序 ＰＨＯＥＮＩＣＳ 對管中瓦斯爆炸實驗進行了數(shù)值模擬， 其數(shù)值模擬結(jié)果反映了火焰加速的內(nèi)在機制， 揭示了管內(nèi)燃燒、 流動、 湍流之間的正反饋關系， 表現(xiàn)了障礙物對爆炸過程中各主要參數(shù)的影響規(guī)律， 并與實驗測得的相應結(jié)果基本吻合。

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