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中国安全生产科学技术 2024年第4期20卷 122-128页

作者：丁文学叶青贾真真王维建湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 兴义民族师范学院物理与工程技术学院贵州兴义562400

为探究H型隧道内双爆源气体爆炸传播特性,利用Fluent软件建立H型隧道双爆源气体爆炸数值模型,对H型隧道内不同聚集长度的双爆源气体爆炸传播过程进行模拟,选取甲烷/空气混合气体作为爆源气体。研究结果表明:点火后H型隧道内超压值呈现... 详细信息

为探究H型隧道内双爆源气体爆炸传播特性,利用Fluent软件建立H型隧道双爆源气体爆炸数值模型,对H型隧道内不同聚集长度的双爆源气体爆炸传播过程进行模拟,选取甲烷/空气混合气体作为爆源气体。研究结果表明:点火后H型隧道内超压值呈现先上升达到峰值后下降的变化趋势;双爆源气体间距一定时,爆源气体聚集长度越大,爆炸超压峰值也越大;爆炸超压峰值与传播距离呈三次函数关系。研究结果可为防治气体爆炸、预防或弱化爆炸破坏效应等领域提供理论参考。

关键词： H型隧道双爆源气体爆炸超压峰值聚集长度

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巷道内双爆源瓦斯爆炸冲击作用特性数值模拟研究

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矿山工程 2024年第2期12卷 173-183页

作者：滕洋洲叶青湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭

为研究巷道内双爆源瓦斯爆炸冲击波对巷道壁面结构的损伤特性,利用ANSYS/LS-DYNA建立巷道双爆源瓦斯爆炸模型,对双爆源瓦斯爆炸作用下巷道内冲击波超压传播以及有效应力进行了分析,并测定了发生双爆源瓦斯爆炸时巷道内轴向压力的变化和... 详细信息

为研究巷道内双爆源瓦斯爆炸冲击波对巷道壁面结构的损伤特性,利用ANSYS/LS-DYNA建立巷道双爆源瓦斯爆炸模型,对双爆源瓦斯爆炸作用下巷道内冲击波超压传播以及有效应力进行了分析,并测定了发生双爆源瓦斯爆炸时巷道内轴向压力的变化和对称切面围岩位移情况,研究成果表明:巷道内双爆源冲击波之间的相互作用使得巷道内的冲击波压力情况与单爆源时有着较大区别,发生双爆源瓦斯爆炸的巷道轴向各位置将会出现两次压力峰值,第一次压力峰值的大小与该处离近爆源的距离呈负相关,而第二次压力峰值的大小与该处离两爆源间冲击波碰撞面的距离呈负相关,巷道内双爆源的冲击波碰撞前后压力峰值并非简单的叠加而是急剧攀升;通过观察巷道内发生双爆源瓦斯爆炸时对称切面各处的壁面响应情况,由此可知在巷道发生双爆源瓦斯爆炸的安全设计中应该注重隅角与顶板处的防护。研究结果可为巷道结构的安全设计提供理论参考。

关键词：双爆源瓦斯爆炸数值模拟冲击作用

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直管道双爆源瓦斯爆炸传播特性研究

直管道双爆源瓦斯爆炸传播特性研究

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作者：程于湖南科技大学

学位级别：硕士

煤炭资源是我国经济发展的重要命脉,因此在频繁地开采煤炭工作中是不可避免的要重视矿井瓦斯灾害防治。瓦斯爆炸作为矿井瓦斯灾害事故之一,其不仅会产生大量高温的有毒有害气体,还会产生冲击波对设备与人员等造成伤害,尤其是双爆源瓦斯... 详细信息

煤炭资源是我国经济发展的重要命脉,因此在频繁地开采煤炭工作中是不可避免的要重视矿井瓦斯灾害防治。瓦斯爆炸作为矿井瓦斯灾害事故之一,其不仅会产生大量高温的有毒有害气体,还会产生冲击波对设备与人员等造成伤害,尤其是双爆源瓦斯爆炸会加重瓦斯爆炸的破坏程度,造成更为严重的人员伤亡与财产损失。因此,爆源作为瓦斯爆炸重要条件之一,了解爆源对瓦斯爆炸的影响,对双爆源瓦斯爆炸传播特性研究将会促进此类瓦斯爆炸事故调研,对矿井瓦斯爆炸灾害防治有一定的现实意义,对丰富和完善瓦斯爆炸理论将起到积极的促进作用。本文基于瓦斯爆炸基本理论,通过Fluent模拟软件建立了半封闭直管道瓦斯爆炸冲击波作用模型,先设定了单爆源条件,分析了冲击波传播过程、火焰传播过程、超压与温度等特征参数,并与前人的实验结果进行了对比分析,确立了模型的可行性;再设定了双爆源条件,深入研究了双爆源作用下直管道瓦斯爆炸冲击波之间的相互碰撞与融合,揭示了双爆源爆炸的动力学控制机理;最后改变爆源特性与环境温度,分析了双爆源条件下点火能量大小、爆源间距和爆源位置对瓦斯爆炸及传播的影响。本文的主要结论如下:1.直管道双爆源瓦斯爆炸会比单爆源爆炸的冲击波传播速度更快,爆炸强度更大,火焰传播速度加快,爆炸超压峰值提升2倍至3倍,气体流速会增大。2.双爆源点火能量大小不同,火焰传播过程不同。3.当爆源间距0.2 m时,强爆源处的爆炸冲击波会直接将弱爆源处正在被引爆的瓦斯气体冲散导致只剩余一个爆源产生的爆炸冲击波在管道内传播;当爆源相距0.5 m时,强爆源处产生的平面冲击波会与弱爆源产生的马赫反射波相撞,导致弱爆源处不能产生平面冲击波;当爆源间距1 m时,两处爆源均形成平面冲击波。4.在半封闭管道内,双爆源位置距离开口端越近,管道内冲击波来回震荡的幅度越小,超压峰值越小;双爆源距离封闭端越近,管道内冲击波来回震荡的幅度越小,管道内超压峰值越高。5.环境温度升高,缩短瓦斯气体被引爆所需时间,冲击波来回震荡幅度增大,火焰传播速度加快。

关键词：双爆源瓦斯爆炸数值模拟爆源特性

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内部双爆源烟花厂房爆炸荷载确定及抗爆性能评价方法

内部双爆源烟花厂房爆炸荷载确定及抗爆性能评价方法

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作者：刘广鑫天津大学

学位级别：硕士

烟花生产厂房爆炸具有其特殊性:一方面,由于烟花生产厂房为密闭型结构,炸药在厂房结构内部爆炸属于约束爆炸;另一方面,炸药(雷管等)在烟花厂房内分两处存放,具有两处爆源。国内外关于双爆源在密闭空间结构内部的爆炸荷载的研究成果有限... 详细信息

烟花生产厂房爆炸具有其特殊性:一方面,由于烟花生产厂房为密闭型结构,炸药在厂房结构内部爆炸属于约束爆炸;另一方面,炸药(雷管等)在烟花厂房内分两处存放,具有两处爆源。国内外关于双爆源在密闭空间结构内部的爆炸荷载的研究成果有限。本文针对此问题研究了烟花厂房内部双爆源的爆炸荷载和结构响应,提出了可以应用到工程实际中的抗爆性能评价方法。主要研究内容:(1)通过显式动力分析软件LS-DYNA模拟了双爆源在自由空气中的爆炸,分析了双爆源爆炸冲击波的传播规律。得出结论:双爆源爆炸时两个爆炸冲击波之间发生相互作用,其机理与马赫反射类似,使爆炸冲击波增强了89.7%。随着两爆源间隔距离的增大,马赫反射作用区域基本不变,马赫反射增强效应相应减弱。(2)通过显式动力分析软件LS-DYNA模拟了双爆源在烟花厂房内部的爆炸过程。爆炸荷载在各墙面的分布特点为:沿烟花厂房各墙面分布极不均匀,存在两处峰值区域,分别位于两爆炸冲击波的碰撞区域和墙角区域。(3)现有规范中约束爆炸的荷载确定方法存在两个缺点:1、均假定爆炸荷载沿墙面均匀分布;2、仅针对单爆源的爆炸荷载给出确定方法。不适用于内部双爆源爆炸荷载的确定。考虑以上因素,对烟花厂房各墙面进行分区,引入爆炸荷载增强系数λ的概念,并采用多点积分的方法对各墙面各区域的增强系数进行确定。提出了内部双爆源的爆炸荷载确定方法。(4)以本文提出的内部双爆源的爆炸荷载确定方法为基础,分析了烟花厂房结构在内部双爆源作用下的动态响应,完善了烟花厂房抗爆性能的评价方法。在7.0kg等效TNT当量的作用下,结构各墙面发生不同程度的弯曲变形。其中的后墙变形程度最为严重,变形最大位置位于各墙面的跨中。后墙最大位移为76.7mm,残余位移为27.6mm,结构属于轻度破坏。侧墙由于马赫反射增强效应,最大变形位于其马赫反射区域,跨中区域同样存在较大变形。

关键词：烟花厂房爆炸约束爆炸双爆源爆炸荷载快速评估

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双爆源水下爆炸对圆柱壳结构的毁伤特性研究

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中国舰船研究 2024年第3期19卷 134-149页

作者：陈高杰宋英杰邢津浩中国人民解放军91388部队辽宁大连116041 北京机电工程总体设计部北京100854 哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

[目的]旨在充分研究多种毁伤元对目标毁伤的模式,分析双爆源水下爆炸对圆柱壳结构的毁伤效应。[方法]首先,建立圆柱壳有限元模型,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法对单/双爆源水下爆炸下圆柱壳的毁伤特性展开研究;然后,从破口面积、最大... 详细信息

[目的]旨在充分研究多种毁伤元对目标毁伤的模式,分析双爆源水下爆炸对圆柱壳结构的毁伤效应。[方法]首先,建立圆柱壳有限元模型,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法对单/双爆源水下爆炸下圆柱壳的毁伤特性展开研究;然后,从破口面积、最大垂向位移和塑性应变区域面积等特征参数方面评价结构的毁伤效果,并以500 kg TNT装药为例进行计算分析。[结果]结果显示,对于间距为1 m的双爆源水下爆炸,同等当量的双爆源相比单爆源的爆炸会对圆柱壳外板造成更严重的毁伤,但对圆柱壳内板的毁伤不如单爆源;对于间距大于3 m的双爆源水下爆炸,随着间距的增加,爆炸对圆柱壳结构的毁伤效果逐渐减弱。[结论]通过计算不同初始参数下水下爆炸对圆柱壳结构的毁伤,所获取的单/双爆源水下爆炸对圆柱壳结构的毁伤规律结果可为增强水下作战武器威力提供参考。

关键词：水下爆炸结构毁伤双爆源气泡冲击波

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顶爆和拱腰侧爆同时作用下锚固洞室的动态响应

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高压物理学报 2020年第2期34卷 116-123页

作者：王光勇曹安生余锐林加剑河南理工大学土木工程学院河南焦作454000 安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601

基于相似模型试验,采用显式非线性动力分析程序LS-DYNA3D研究了地下锚固洞室在拱顶和拱腰侧两处集中装药爆源同时爆炸作用下应力波传播规律、裂纹形成机理以及洞壁围岩位移分布特征。通过对比分析顶爆试验和计算模型的压应力时程曲线,... 详细信息

基于相似模型试验,采用显式非线性动力分析程序LS-DYNA3D研究了地下锚固洞室在拱顶和拱腰侧两处集中装药爆源同时爆炸作用下应力波传播规律、裂纹形成机理以及洞壁围岩位移分布特征。通过对比分析顶爆试验和计算模型的压应力时程曲线,发现模拟与试验结果吻合,且符合应力波的传播规律,表明数值模拟结果可靠。爆源爆炸后,应力波以圆形向周围岩体传播,两应力波相遇处压应力强度明显大于周围岩体;当应力波传到自由面时,会反射形成拉伸波,在地表下方和洞室上方发生“层裂”现象,在拱顶和拱腰侧爆源中间沿洞室径向有裂纹延伸,由于拉伸波的叠加,在爆源下方出现“八”字形的锥形裂纹面。锚杆能够起到加固岩体的作用,锚固洞室比毛洞裂纹分布少,毛洞迎爆侧裂纹主要为横向裂纹,而锚固洞室则为径向劈裂和横向裂纹。两爆源中点洞室径向处的洞壁围岩位移峰值最大,极易产生破坏。

关键词：地下防护工程锚固洞室双爆源动态响应同时起爆数值分析

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