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泄爆条件对预混H_(2)/空气燃爆特性影响的数值模拟

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化工进展 2021年第7期40卷 3656-3663页

作者：周宁徐莹莹陈兵李雪乔世伟袁雄军刘俊黄维秋赵会军常州大学江苏省油气储运技术重点实验室江苏常州213164 中国安全生产科学研究院北京100012

为研究泄爆口处破膜压力对管道内可燃气体燃爆特性的影响,基于大涡模拟(LES)和Zimont燃烧模型,在泄爆口不同破膜压力条件下(0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa),对预混H_(2)/空气燃爆过程开展三维数值模拟。结果表明:在大长径比管道内,由... 详细信息

为研究泄爆口处破膜压力对管道内可燃气体燃爆特性的影响,基于大涡模拟(LES)和Zimont燃烧模型,在泄爆口不同破膜压力条件下(0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa),对预混H_(2)/空气燃爆过程开展三维数值模拟。结果表明:在大长径比管道内,由于管壁作用、声波震荡作用及火焰的不稳定性,各工况条件下火焰传播速度曲线存在3个波峰、2个波谷;除破膜压力为0.1MPa工况外,泄爆口开启产生减速效应,使各工况条件下的火焰传播速度相比于密闭管道均下降;各工况的管内压力在泄爆口开启后整体呈下降趋势,且泄爆口的破膜压力越小,管内压力峰值越小;对比密闭管道,各工况的压力上升速率均有不同程度的降低,爆炸强度减弱,破膜压力为0.3MPa时,压力上升速率的下降幅度最大,泄爆效果最好。

关键词：氢气爆炸泄爆破膜压力火焰传播速度压力

泄爆和氮气惰化耦合作用对氢-空气爆炸影响的实验研究

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爆炸与冲击 2022年第12期42卷 165-174页

作者：张凯杜赛枫陈昊郭进王金贵洪溢都福州大学环境与安全工程学院福建福州350116

为了解受限空间内不同氮气体积分数φ对氢-空气泄爆的影响,在高1 m的顶部开口容器中进行了实验。结果表明:当φ≤40%时,容器内部的最大压力峰值由外部爆炸造成;而当φ>40%时,内部最大压力峰值则由泄爆膜破裂引起;在所有实验中,都观察到... 详细信息

为了解受限空间内不同氮气体积分数φ对氢-空气泄爆的影响,在高1 m的顶部开口容器中进行了实验。结果表明:当φ≤40%时,容器内部的最大压力峰值由外部爆炸造成;而当φ>40%时,内部最大压力峰值则由泄爆膜破裂引起;在所有实验中,都观察到内部压力的亥姆霍兹振荡,其振荡频率随φ的增加而降低;声学振荡仅出现在φ=25%,30%时;容器内3个不同压力监测点(靠近泄爆口、容器中心和接近容器底端)的最大爆炸超压p_(max)都随着φ的增加而降低,且整体上最大的p_(max)始终在爆炸容器底部附近出现。但当φ>40%时,3个监测点间p_(max)的差异可忽略不计;外部最大爆炸超压也随φ的增加而减小,且不论其大小如何,均对内部压力曲线有显著影响。

关键词：氢气泄爆氮气惰化超压火焰

泄爆条件对管内气粉两相混合体系燃爆特性的影响

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爆炸与冲击 2024年第7期44卷 186-196页

作者：朱文艳汪泉张军徐小猛方敬贤李雪交安徽理工大学化工与爆破学院安徽淮南232001 安徽省爆破器材与技术工程实验室安徽淮南232001 安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方精准开采联合研究中心安徽淮南232001

为探究气粉两相混合体系泄爆特性变化规律,以甲烷-硝酸铵为实验介质,利用自行搭建的不锈钢火焰加速管道开展了泄爆口不同静态动作压力(p_(st))的燃爆实验,着重研究了p_(st)对气粉两相燃爆压力、火焰传播速度和泄爆火焰形态的影响规律。p... 详细信息

为探究气粉两相混合体系泄爆特性变化规律,以甲烷-硝酸铵为实验介质,利用自行搭建的不锈钢火焰加速管道开展了泄爆口不同静态动作压力(p_(st))的燃爆实验,着重研究了p_(st)对气粉两相燃爆压力、火焰传播速度和泄爆火焰形态的影响规律。p_(st)由泄爆口阻塞比(θ)和泄爆膜层数(n)决定,θ和n增大的共同作用使p_(st)升高。p_(st)升高将增强管道对气粉和反应产物冲出管外的约束,增大管内流体的黏滞效应,促进管内气粉两相反应,降低未燃气在管外二次爆炸的强度。对爆燃压力进行分析,发现p_(st)从2.97 kPa升高至14.64 kPa时,爆燃压力时程曲线呈含维稳平台的双峰结构。第一压力峰值从5.48 kPa增大至10.20 kPa,维稳时间从6 ms延长至25 ms,第二压力峰值从23.03 kPa减小至9.71 kPa;p_(st)为16.08和24.12 kPa时,破膜前压力多次叠加反射,致使泄爆膜压力时程曲线呈特殊振荡上升的三峰结构。对火焰传播速度进行分析,发现p_(st)升高使火焰的平均传播速度从161.33 m/s降低至67.99 m/s。对泄爆火焰进行分析,发现当n=2时,θ增大将使泄爆火焰结构由簇状转变为射流状;θ=88.9%时,泄爆火焰呈典型的射流状。θ增大和n增大均使火焰亮度逐渐降低,火焰发光区长度减小,破膜至火焰出现时间间隔和火焰持续时间延长。

关键词：泄爆气粉两相静态动作压力爆燃压力火焰形态

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点火位置对氢气-空气预混气体泄爆过程的影响

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爆炸与冲击 2016年第6期36卷 847-852页

作者：曹勇郭进胡坤伦邵珂杨帆安徽理工大学安徽淮南232001

利用高速纹影和压力测试系统对不同点火位置及不同破膜压力条件下氢气-空气预混气的泄爆特性进行研究。研究结果表明:在所有情况下,中心点火时火焰传播速率和面积最大,产生了最大的内部压力峰值,尾端点火时火焰传播速率和面积次之,产生... 详细信息

利用高速纹影和压力测试系统对不同点火位置及不同破膜压力条件下氢气-空气预混气的泄爆特性进行研究。研究结果表明:在所有情况下,中心点火时火焰传播速率和面积最大,产生了最大的内部压力峰值,尾端点火时火焰传播速率和面积次之,产生的内部压力峰值也次之;前端点火时火焰传播速率和面积均最小,产生了最小的内部压力峰值。前端点火时,容器内部压力出现了3个明显的压力峰值,中心和尾端点火时,只能观察到第1个和第3个压力峰值。并且,随着破膜压力的增加,中心和尾端点火时,火焰面积均增大,产生的内部压力峰值均增大。在前端点火的条件下出现了声学振荡的现象,对内部压力产生了显著的影响。

关键词：爆炸力学泄爆破膜压力点火位置氢气

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泄爆外流场的数值研究

计算力学学报 2006年第3期23卷 328-332页

作者：姜孝海范宝春南京理工大学动力学院南京210094

采用基于k-ε湍流模型和“漩涡破碎”燃烧模型的同位网格SIMPLE算法,对充满当量比的甲烷-空气预混气的柱形泄爆容器,向空气中泄爆的过程进行了数值模拟。并将计算获得的密度和组分等的轴对称二维分布转换为三维分布,由阴影图的光学原理... 详细信息

采用基于k-ε湍流模型和“漩涡破碎”燃烧模型的同位网格SIMPLE算法,对充满当量比的甲烷-空气预混气的柱形泄爆容器,向空气中泄爆的过程进行了数值模拟。并将计算获得的密度和组分等的轴对称二维分布转换为三维分布,由阴影图的光学原理,绘制了相应的计算阴影图。根据计算结果分析了泄爆后外流场出现的可燃云团、火焰、压缩波和漩涡等的特征,并将绘制的计算阴影图与实验阴影照片进行了对照。结果表明,计算阴影所反映出的火焰形状及外流场压缩波的变化过程与实验结果基本一致。

关键词：爆炸泄爆计算阴影

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泄爆诱导二次爆炸的实验研究

爆炸与冲击 2004年第4期24卷 356-362页

作者：叶经方姜孝海贾正望董刚范宝春南京理工大学动力工程学院江苏南京210094

在不同泄爆压力、不同泄爆面积和不同当量比的甲烷/空气预混气的实验条件下,采用容积为0.00814m3带导管的柱形泄爆容器和底端中心点火方式,进行了一系列泄爆实验。实验获得了内外流场测点的压力历史曲线。结果表明泄爆后外流场出现典型... 详细信息

在不同泄爆压力、不同泄爆面积和不同当量比的甲烷/空气预混气的实验条件下,采用容积为0.00814m3带导管的柱形泄爆容器和底端中心点火方式,进行了一系列泄爆实验。实验获得了内外流场测点的压力历史曲线。结果表明泄爆后外流场出现典型的破膜激波和二次爆炸波的双峰变化特征,前者不断下降,其强度随泄爆压力的增大而增大,而后者经历了上升和下降过程,强度随泄爆压力、泄爆面积和甲烷/空气当量比的增大而增大。

关键词：爆炸力学二次爆炸实验研究甲烷/空气预混气泄爆

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圆柱形管道旁侧油气泄爆实验研究

爆炸与冲击 2016年第5期36卷 680-687页

作者：吴松林杜扬欧益宏张培理梁建军后勤工程学院供油工程系重庆401311 后勤工程学院基础部重庆401311

油气是一种组分复杂的可燃气体,极易发生爆炸。为了研究油气在受限空间的泄爆规律,对不同体积分数油气在圆柱形直管道旁侧的单孔和双孔泄爆进行了可视化实验,获得了管道内外流场的爆炸超压规律和管道外流场的火焰特征。发现油气泄爆过... 详细信息

油气是一种组分复杂的可燃气体,极易发生爆炸。为了研究油气在受限空间的泄爆规律,对不同体积分数油气在圆柱形直管道旁侧的单孔和双孔泄爆进行了可视化实验,获得了管道内外流场的爆炸超压规律和管道外流场的火焰特征。发现油气泄爆过程存在未燃气体从开孔泻出、形成"蘑菇云"、持续剧烈燃烧、逐渐熄灭4个阶段。通过对最大爆炸超压的数据对比分析,获得了双孔泄爆可以数倍分流单孔的外部最大超压;开孔位置距点火端越远,孔外最大超压越大;泄爆中外流场最大超压远大于内流场最大超压等结论。

关键词：爆炸力学泄爆超压油气圆柱形管道

方管内汽油-空气混合气体密闭爆炸和泄爆特性研究

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爆炸与冲击 2020年第10期40卷 1-14页

作者：李国庆张笈玮武军王世茂齐晓光张培理齐圣 63926部队北京100192 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000 陆军勤务学院重庆401311 国民核生化灾害防护国家重点实验室北京102205

为研究汽油-空气混合气体密闭爆炸和泄爆特性,采用可视化方管进行了两种爆炸模式实验研究,并基于壁面自适应局部涡黏(wall-adapting local eddy-viscosity,WALE)模型和Zimont预混火焰模型进行了数值模拟研究。结果表明:(1)泄爆工况超压... 详细信息

为研究汽油-空气混合气体密闭爆炸和泄爆特性,采用可视化方管进行了两种爆炸模式实验研究,并基于壁面自适应局部涡黏(wall-adapting local eddy-viscosity,WALE)模型和Zimont预混火焰模型进行了数值模拟研究。结果表明:(1)泄爆工况超压-时序曲线峰值数量多于密闭爆炸工况,且泄爆工况超压-时序曲线存在剧烈的类似简谐振动的振荡,而密闭爆炸工况的爆炸超压特征参数显著高于泄爆工况;(2)密闭爆炸工况最大火焰传播速度明显小于泄爆工况,但前者在火焰传播初期即达到最大值,而后者在火焰传播末期才达到最大值;(3)密闭爆炸工况出现郁金香形火焰,而泄爆工况出现蘑菇形火焰,郁金香火焰的形成与管道内火焰锋面、流场和流场动压三者之间耦合效应相关,蘑菇形火焰由外部流场湍流和斜压效应的共同作用引起。

关键词：密闭爆炸泄爆汽油-空气混合气体爆炸超压火焰传播

方形空间可燃气体爆燃泄爆实验及三维数值模拟研究

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爆炸与冲击 2018年第5期38卷 1099-1105页

作者：郭强王明洋高康华赵天辉孙松陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007 海军东海工程设计院上海200083

为了研究大空间内预混可燃气体爆燃泄爆过程中的压力与火焰传播规律,在1.21 m^3的方形空间内进行了不同体积分数乙烯气体和两种不同泄压面积的泄爆实验,针对泄压面积为0.18 m^2、体积分数为7%的乙烯-空气预混气体爆燃泄爆过程进行了三... 详细信息

为了研究大空间内预混可燃气体爆燃泄爆过程中的压力与火焰传播规律,在1.21 m^3的方形空间内进行了不同体积分数乙烯气体和两种不同泄压面积的泄爆实验,针对泄压面积为0.18 m^2、体积分数为7%的乙烯-空气预混气体爆燃泄爆过程进行了三维数值模拟研究。结果表明:不同泄爆条件下压力形式不同,小面积泄爆口开启后,压力先下降后上升且第2峰值较大,在高体积分数下超过第1峰值,大面积泄爆时第2峰值较小。数值模拟结果与实验得到的压力时程曲线趋势一致,与实验中观察到的外部火焰形态相似;泄爆口开启后引发的湍流效应,使得空间内火焰阵面变形和火焰传播速度显著加快,导致了小面积泄爆第2峰值压力较大。

关键词：方形空间乙烯泄爆火焰传播