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瓦斯爆炸火焰结构与压力波的耦合规律

化工学报 2013年第10期64卷 3871-3877页

作者：温小萍武建军解茂昭河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003 大连理工大学能源与动力学院辽宁大连116024 克莱德联合泵业控股有限公司上海代表处上海200120

基于火焰动态传播和超压信号的高速同步采集,实验研究了不同湍流激励条件下瓦斯爆炸火焰结构与压力波的耦合关系。实验结果表明:在无障碍物条件下,火焰阵面较为光滑,由初始的半球状逐渐演变为手指状,最大超压为3.9kPa。在中间连续障碍... 详细信息

基于火焰动态传播和超压信号的高速同步采集,实验研究了不同湍流激励条件下瓦斯爆炸火焰结构与压力波的耦合关系。实验结果表明:在无障碍物条件下,火焰阵面较为光滑,由初始的半球状逐渐演变为手指状,最大超压为3.9kPa。在中间连续障碍物条件下,火焰发展为舌状,最后呈现波浪状,最大超压为12.5kPa。在两侧连续障碍物条件下,火焰转变为蘑菇状,最终发展为树状,最大超压为11.4kPa。当火焰结构发生褶皱或卷曲时,火焰表面积增大,已燃气体与未燃气体快速掺混,导致燃烧反应速率和超压上升。进一步的理论分析阐明了火焰结构与瞬态超压的相互作用。

关键词：瓦斯爆炸火焰结构超压耦合规律

瓦斯爆炸压力与波前瞬态流速演化特征及其定量关系

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爆炸与冲击 2015年第1期35卷 108-115页

作者：林柏泉洪溢都朱传杰江丙友刘谦孙豫敏中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008 安徽理工大学安徽淮南232001 龙岩学院福建龙岩364012

为了建立爆炸波前的瞬态流速和超压的定量关系,采用数值模拟的方法分别研究了开口型方管内瓦斯爆炸超压和瞬态流速传播特征。研究结果表明:开口型方管内,波前瞬态流速和超压的波形曲线的峰值个数不一样,而且超压峰值总是早于波前瞬态流... 详细信息

为了建立爆炸波前的瞬态流速和超压的定量关系,采用数值模拟的方法分别研究了开口型方管内瓦斯爆炸超压和瞬态流速传播特征。研究结果表明:开口型方管内,波前瞬态流速和超压的波形曲线的峰值个数不一样,而且超压峰值总是早于波前瞬态流速峰值出现。大部分情况下,方管横截面边长越大,其超压峰值相对较小,并且超压峰值沿传播方向呈现降低趋势。波前瞬态流速峰值沿传播方向呈不断增长趋势,而且方管横截面边长越大,其峰值也相对较小。长径比(方管长度与横截面边长之比)小于125时,超压峰值与波前瞬态流速峰值的定量关系始终呈现线性反比关系;大于或等于125时,超压峰值和波前瞬态流速峰值的定量关系呈分段关系。研究结果可为爆炸冲击波扬尘的研究提供基础数据。

关键词：爆炸力学瞬态流速超压瓦斯爆炸

瓦斯爆炸载荷作用下矿用柱壳救生舱抗爆性分析及结构优化

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爆炸与冲击 2018年第1期38卷 124-132页

作者：陈晓坤李海涛王秋红金永飞邓军张嬿妮西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西安科技大学陕西省煤火灾害防控重点实验室陕西西安710054 西安科技大学西部煤矿安全教育部工程研究中心陕西西安710054

矿用救生舱是矿井安全生产中必备的救生装备,其稳定性和抗爆性能决定着逃生人员的生存概率。本文中设计了一种圆柱壳结构救生舱,优化了该救生舱在瓦斯爆炸载荷作用下的抗爆性能:首先,采用ANSYS/LS DYNA软件模拟并验证了爆炸流场载荷;其... 详细信息

矿用救生舱是矿井安全生产中必备的救生装备,其稳定性和抗爆性能决定着逃生人员的生存概率。本文中设计了一种圆柱壳结构救生舱,优化了该救生舱在瓦斯爆炸载荷作用下的抗爆性能:首先,采用ANSYS/LS DYNA软件模拟并验证了爆炸流场载荷;其次,采用ALE流固耦合算法揭示了真实环境下爆炸流场与救生舱的耦合作用;然后,对其进行抗爆性模拟分析及结构设计优化;最后,对比分析了原模型和优化模型的动力响应、强度及能量变化特征,结果表明优化后的救生舱抗爆性满足国家规范要求。

关键词：瓦斯爆炸冲击载荷流固耦合抗爆性能动力响应

瓦斯爆炸冲击作用下新型复合结构防护外壳的动态响应

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振动与冲击 2011年第10期30卷 147-152页

作者：岳强司荣军山东农业大学水利土木学院山东泰安271018 煤炭科学研究总院重庆研究院重庆400037

为了降低和防止瓦斯爆炸冲击波对矿难救生系统的破坏,提高防爆抗冲击能力,提出新型复合结构防护外壳。运用有限元数值分析方法,对新型复合结构防护外壳在瓦斯爆炸冲击波作用下的动态响应进行研讨。分析冲击波作用下新型防护外壳的变形... 详细信息

为了降低和防止瓦斯爆炸冲击波对矿难救生系统的破坏,提高防爆抗冲击能力,提出新型复合结构防护外壳。运用有限元数值分析方法,对新型复合结构防护外壳在瓦斯爆炸冲击波作用下的动态响应进行研讨。分析冲击波作用下新型防护外壳的变形、应力和应变,并与单层防护外壳的动态响应进行了对比。结果表明:采用中间柔性材料缓冲层的新型复合防护结构,能够延缓瓦斯爆炸冲击波对矿难救生系统的冲击作用,保护系统内部模块不受严重破坏,制造工艺简单且成本低。运用数值分析的方法,可以为救生系统设计建立一个仿真的实验环境,为优化救生系统设计、提高设计效率提供参考数据。

关键词：瓦斯爆炸动态响应数值分析复合结构

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瓦斯爆炸冲击波超压的衰减规律

煤炭学报 2008年第4期33卷 410-414页

作者：曲志明周心权王海燕马洪亮河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

运用质量守恒、动量守恒和能量守恒定律及爆炸气体动力学理论等,对掘进巷道瓦斯爆炸冲击波的衰减规律进行研究.通过对瓦斯爆炸冲击波衰减规律分析表明:爆炸冲击波波阵面上的最大超压与传播距离和巷道断面积的平方根成反比,与瓦斯的初始... 详细信息

运用质量守恒、动量守恒和能量守恒定律及爆炸气体动力学理论等,对掘进巷道瓦斯爆炸冲击波的衰减规律进行研究.通过对瓦斯爆炸冲击波衰减规律分析表明:爆炸冲击波波阵面上的最大超压与传播距离和巷道断面积的平方根成反比,与瓦斯的初始爆炸能量的平方根成正比.实验与理论计算的对比结果表明:理论计算的数据与实验获得的数据比较接近,证明了冲击波超压随距离衰减公式的合理性.

关键词：瓦斯爆炸冲击波超压衰减规律

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瓦斯爆炸冲击波扰动后毒害气体云团运移特性

中国矿业大学学报 2021年第4期50卷 667-675页

作者：李芸卓季淮君苏贺涛中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 中国地质大学(北京)国土资源部深部地质钻探技术重点实验室北京100083

为了研究煤矿瓦斯爆炸后毒害气体的致灾影响,建立了井下巷道内毒害气体运移模型,分析了不同风流速度、不同转角角度下,CO浓度随运移时间的变化规律及毒害气体云团运移速度和尺寸的变化特性.认为风流速度主要影响毒害气体云团达到最大长... 详细信息

为了研究煤矿瓦斯爆炸后毒害气体的致灾影响,建立了井下巷道内毒害气体运移模型,分析了不同风流速度、不同转角角度下,CO浓度随运移时间的变化规律及毒害气体云团运移速度和尺寸的变化特性.认为风流速度主要影响毒害气体云团达到最大长度的时间,但对其最大长度没有明显影响;转角处毒害气体浓度峰值有突增现象,经过转角后其运移速度逐渐衰减.研究结果表明:风流速度越大,CO的滞留时间越短,其浓度峰值越高,如扩散距离80 m处,当风流速度从1 m/s增加至3 m/s时,CO的滞留时间减少了130 s,而浓度峰值增加了9.97×10^(-4);随着转角从30°增加至60°,毒害气体云团的运移速度衰减加快,在巷道内存在的时间减少了120 s;毒害气体云团的长度随运移时间呈倒U型的变化趋势,风流速度的增加明显缩短毒害气体云团达到最大长度的时间,但对最大长度大小影响较小,如风流速度为3 m/s时云团达最大长度的时间比1 m/s时减小了近1倍,但最大长度均约为245 m.

关键词：瓦斯爆炸毒害气体云团风流速度巷道转角运移特性

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瓦斯爆炸诱导沉积煤尘爆炸的数值模拟

爆炸与冲击 2010年第5期30卷 529-534页

作者：李润之煤炭科学研究总院重庆研究院重庆400037

建立了描述瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘参与爆炸的物理和数学模型,借助流场模拟平台,对瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘参与爆炸的过程进行了数值模拟;并把模拟值与实验值进行了对比;对爆炸过程中的速度场和温度场进行了深入的分析。通过比较分析爆炸压... 详细信息

建立了描述瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘参与爆炸的物理和数学模型,借助流场模拟平台,对瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘参与爆炸的过程进行了数值模拟;并把模拟值与实验值进行了对比;对爆炸过程中的速度场和温度场进行了深入的分析。通过比较分析爆炸压力、速度场以及温度场,认为模拟结果清楚地展现了沉积煤尘的扬起和爆炸过程,达到了瓦斯爆炸诱导沉积煤尘爆炸数值模拟的要求。

关键词：爆炸力学爆炸压力瓦斯爆炸煤尘爆炸温度场速度场

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瓦斯爆炸过程中火焰传播规律的模拟研究

中国矿业大学学报 2002年第1期31卷 6-9页

作者：林柏泉桂晓宏中国矿业大学能源科学与工程学院江苏徐州221008

在模拟实验和数值计算的基础上 ,研究了瓦斯爆炸过程中火焰传播规律及其加速机理 .研究结果表明 ,障碍物对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律有重要影响 .障碍物的存在将使瓦斯爆炸过程中火焰的传播速度迅速提高 .瓦斯爆炸时 ,火焰阵面附近温... 详细信息

在模拟实验和数值计算的基础上 ,研究了瓦斯爆炸过程中火焰传播规律及其加速机理 .研究结果表明 ,障碍物对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律有重要影响 .障碍物的存在将使瓦斯爆炸过程中火焰的传播速度迅速提高 .瓦斯爆炸时 ,火焰阵面附近温度较高 ,阵面前附近区域温度梯度变化较大 ,阵面后区域的温度变化较小 .障碍物附近温度很快上升到最大值 ,然后由于化学反应结束及管道壁吸热 ,温度开始下降 .在火焰传播通道上设置的障碍物对气相火焰具有加速作用。

关键词：瓦斯爆炸火焰传播障碍物加速机理化学反应数值计算

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瓦斯爆炸炭黑结构及产生机理分析

北京理工大学学报 2017年第4期37卷 424-429页

作者：聂百胜杨龙龙王成黄金鑫中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

瓦斯爆炸过程中视窗处出现的亮斑现象,分析确定为爆炸过程中产生的有高热辐射特性的炭黑.利用低温液氮吸附比表面积分析仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和傅里叶红外光谱等方法,分析了瓦斯浓度下爆炸产生炭黑的孔径分布和表面结构.研... 详细信息

瓦斯爆炸过程中视窗处出现的亮斑现象,分析确定为爆炸过程中产生的有高热辐射特性的炭黑.利用低温液氮吸附比表面积分析仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和傅里叶红外光谱等方法,分析了瓦斯浓度下爆炸产生炭黑的孔径分布和表面结构.研究结果表明,炭黑的比表面积为1.507m^2·g^(-1)(DFT),总孔容为4×10^(-3) cm^3·g^(-1).SEM图像显示炭黑颗粒由大量球状物聚集体组成,直径在4~50μm.颗粒表面孔隙高度发育,部分表面有熔融烧结特征;TEM扫描结果显示形成聚集体的颗粒直径大都在100nm左右,粒子间彼此结合,形成链枝结构的炭黑聚集体,放大到8nm可以明显看到初级粒子内部有石墨状的晶格条纹;红外光谱分析结果表明炭黑颗粒内含有大量芳香烃结构,C—H、C—O结构、芳香族及取代苯官能团广泛存在.

关键词：瓦斯爆炸炭黑 SEM TEM 微观结构