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天然气爆炸载荷作用下钢筋混凝土板毁伤试验研究

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兵工学报 2024年第7期45卷 2393-2403页

作者：乔博阳谷恭天王成宋诗祥高扬北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室北京100081

为研究天然气爆炸压力积聚作用下钢筋混凝土板的毁伤规律,搭建9.8 m^(3)半地下式气体爆炸加载装置,对两种厚度(80 mm、100 mm)、3种强度(C30、C40、C50)的钢筋混凝土板进行当量甲烷爆炸加载下的毁伤试验研究,获得爆炸空间中准静态压力... 详细信息

为研究天然气爆炸压力积聚作用下钢筋混凝土板的毁伤规律,搭建9.8 m^(3)半地下式气体爆炸加载装置,对两种厚度(80 mm、100 mm)、3种强度(C30、C40、C50)的钢筋混凝土板进行当量甲烷爆炸加载下的毁伤试验研究,获得爆炸空间中准静态压力、钢筋混凝土板面外位移、等效应变等分布特征。研究结果表明:封闭空间中,爆炸压力积聚与板体开裂泄压作用下,爆炸准静态压力出现振荡特征;等效应变与裂纹特征一致,呈对称Y型分布,且等效应变具有明显的双峰和三峰特征;两种厚度的钢混板具有显著不同的破坏模式,80 mm厚度时钢筋结构保持完整,混凝土破裂飞散,发生局部混凝土冲切破坏,100 mm时在固接处发生断裂,混凝土板整体抛出,产生大面积钢筋混凝土复合体冲切破坏。

关键词：钢筋混凝土板爆炸载荷破坏模式气体爆炸压力积聚

开放空间H_(2)/CH_(4)/空气爆炸实验与数值模拟研究

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力学学报 2022年第8期54卷 2173-2193页

作者：崔洋洋王成钱琛庚谷恭天高扬北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

近年来氢的使用范围逐渐发展到各个领域,含氢多元混合物气体在工业生产及生活燃料中被普遍使用.为了保障含氢气体在生产、运输、使用等各个环节的安全性,构建了开放空间混合气体爆炸测试实验系统,研究了H_(2)/CH_(4)/空气混合气体爆炸... 详细信息

近年来氢的使用范围逐渐发展到各个领域,含氢多元混合物气体在工业生产及生活燃料中被普遍使用.为了保障含氢气体在生产、运输、使用等各个环节的安全性,构建了开放空间混合气体爆炸测试实验系统,研究了H_(2)/CH_(4)/空气混合气体爆炸压力及火焰传播特性,给出了不同氢摩尔分数(100%, 75%, 66.67%, 50%,33.33%)、混合气体当量比(0.8, 1.0, 1.1, 1.2, 1.4)、可燃云团尺寸(1 m^(3), 4 m^(3), 8 m^(3))及障碍物约束等因素对混合气体爆炸压力及火焰的影响规律.基于经典TNT当量法,建立了考虑混合气体组分比及可燃云团尺寸的最大爆炸超压预测模型,修正了爆炸火焰传播半径理论模型.结合高精度数值模拟技术揭示了加气站内建筑结构对混合气体爆炸的影响.研究表明,氢气的加入能够明显增强气体爆炸强度,最大爆炸超压、火焰传播速度均随氢摩尔分数的增加而增大,随当量比的增大先增大后减小,当量比为1.1~1.2时最大;通过对大尺度混合气体爆炸数值仿真与分析发现,加气站内不同建构筑物条件下爆炸火焰传播距离、传播速度、最大爆炸超压等关键参数明显不同,顶部和背部同时约束时,爆炸伤害范围及事故后果最严重,因此在划定加气站安全距离时,应充分考虑不同建筑结构的影响.

关键词：氢气混合气体压力预测尺寸效应高精度大规模数值仿真

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RP-3航空煤油油气燃烧特性试验研究

安全与环境学报 2024年第9期24卷 3351-3359页

作者：王成李晓丽宋诗祥谷恭天北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室北京100081

在20 L球形密闭罐内开展RP-3航空煤油油气燃烧试验,测定初始温度400 K、初始压力40~140 kPa、当量比0.7~1.5下RP-3航空煤油油气的火焰传播特性,分析了初始压力及当量比对火焰传播的影响,同时以点火位置为变量研究了火焰发展形态特征。... 详细信息

在20 L球形密闭罐内开展RP-3航空煤油油气燃烧试验,测定初始温度400 K、初始压力40~140 kPa、当量比0.7~1.5下RP-3航空煤油油气的火焰传播特性,分析了初始压力及当量比对火焰传播的影响,同时以点火位置为变量研究了火焰发展形态特征。结果表明:RP-3航空煤油的无拉伸层流火焰传播速度、拉伸层流火焰传播速度及层流燃烧速度随当量比增加呈先上升后降低趋势,在当量比为1.1时均达到最大值;随着初始压力的增大,三个速度相关的特征参数呈负相关变化;热扩散不稳定性及浮力不稳定性加剧了火焰面受到的流体动力学不稳定性影响,导致火焰不稳定性增强,在偏离中心点火位置时火焰面上产生了典型的细胞形状结构。

关键词：安全工程 RP-3 20 L密闭球罐层流燃烧速度影响因素火焰不稳定性

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危化品爆炸大规模高精度仿真软件研发与应用

中国安全科学学报 2022年第9期32卷 20-28页

作者：王成钱琛庚张文耀谷恭天崔洋洋北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京理工大学计算机学院智能信息技术北京市重点实验室

为精准模拟大尺度化工园区、城市建(构)筑物群、加油/气站等场景内多元、多相危险化学品爆炸传播时空演化，基于多组分反应流Navier-Stokes控制方程，研发高精度保正加权本质无振荡限差分格式、Compact-WENO杂交有限差分格式等先进的数... 详细信息

为精准模拟大尺度化工园区、城市建(构)筑物群、加油/气站等场景内多元、多相危险化学品爆炸传播时空演化，基于多组分反应流Navier-Stokes控制方程，研发高精度保正加权本质无振荡限差分格式、Compact-WENO杂交有限差分格式等先进的数值计算方法；结合网格自适应、计算区域自适应扩大等高效加速算法与信息传递接口并行方法，采用Fortran语言自主开发危化品爆炸高精度有限差分求解器；采用C++语言基于面向对象程序设计方法自主开发适用于有限差分格式的前后处理模块；集成高精度求解器与前后处理模块，自主研发危化品爆炸大规模高精度仿真软件。结果表明：该软件可计算包含任意种组分的化学反应模型，具有多种湍流及湍流燃烧模型，能够实现危化品泄漏-扩散-爆炸全过程数值仿真。

关键词：危化品爆炸高精度仿真软件高精度有限差分格式(HFD) 大规模并行计算湍流燃烧

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惰性介质抑制煤尘燃烧实验研究

煤矿安全 2020年第3期51卷 28-31,37页

作者：谷恭天王飞王成韩晋鑫太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024 山西省煤炭安全研究生教育创新中心山西太原030024 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为分析惰性介质对煤尘升温燃烧的影响,有效预防煤尘自燃,利用微机差热天平和气相色谱仪监测样品质量变化以及升温过程中一氧化碳和二氧化碳的释放量,对比分析惰性介质:水、磷酸二氢铵、碳酸钙对煤尘燃烧的抑制性能,考察单一惰性介质、... 详细信息

为分析惰性介质对煤尘升温燃烧的影响,有效预防煤尘自燃,利用微机差热天平和气相色谱仪监测样品质量变化以及升温过程中一氧化碳和二氧化碳的释放量,对比分析惰性介质:水、磷酸二氢铵、碳酸钙对煤尘燃烧的抑制性能,考察单一惰性介质、不同配比的磷酸二氢铵和碳酸钙、不同粒径的磷酸二氢铵对煤尘升温燃烧的抑制效果。研究结果表明:碳酸钙和磷酸二氢铵混合物作为惰性介质,其抑制效果优于水和碳酸钙,但弱于磷酸二氢铵,瞬间爆炸与缓慢氧化过程中惰性介质的效果并不完全相同,混合物对煤尘燃烧无协同抑制作用。随着磷酸二氢铵粒径的减小,抑制性能增强。

关键词：煤尘升温燃烧惰性介质抑制性能不同粒径