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瓦斯-煤尘-空气混合物爆炸数值计算

中国安全科学学报 2011年第5期21卷 83-89页

作者：朱琼白春华北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为研究煤尘对瓦斯爆炸特性的影响及不同浓度瓦斯-煤尘-空气混合物爆炸特征参数变化规律,对混合物建立均相湍流燃烧模型和混合物参数计算方法,采用Fortran语言对计算流体力学软件autoreagas进行二次开发。利用二次开发后软件研究了混合... 详细信息

为研究煤尘对瓦斯爆炸特性的影响及不同浓度瓦斯-煤尘-空气混合物爆炸特征参数变化规律,对混合物建立均相湍流燃烧模型和混合物参数计算方法,采用Fortran语言对计算流体力学软件autoreagas进行二次开发。利用二次开发后软件研究了混合物爆炸特性,得到不同浓度瓦斯-煤尘-空气混合物爆炸规律及瓦斯-空气和瓦斯-煤尘-空气混合物爆炸特性对比。数值计算结果与试验结果吻合较好,表明该方法研究气-固两相爆炸是可行的,煤尘参与使瓦斯爆炸最大超压和最大压力上升速率分别提高1.8倍和4.7倍,反应速率明显上升。

关键词：瓦斯-煤尘-空气爆炸均相模型数值模拟 autoreagas 二次开发

受限空间障碍物截面变化对混合气体爆炸特性参数的影响研究

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中国安全生产科学技术 2016年第2期12卷 83-87页

作者：郭丹彤吕淑然首都经济贸易大学北京100070

为研究障碍物截面变化对混合气体爆炸特性参数的影响规律,运用3D动态流体动力学软件AutoRea Gas建立障碍物截面不同变化方式和趋势的爆炸模型,模拟分析截面不同变化方式(渐变、突变)和不同变化趋势(由大变小、由小变大)对气体爆炸特性参... 详细信息

为研究障碍物截面变化对混合气体爆炸特性参数的影响规律,运用3D动态流体动力学软件AutoRea Gas建立障碍物截面不同变化方式和趋势的爆炸模型,模拟分析截面不同变化方式(渐变、突变)和不同变化趋势(由大变小、由小变大)对气体爆炸特性参数(速度、压力场)的影响程度和规律。研究表明:改变障碍物的截面变化方式和趋势都会影响可燃气体的爆炸参数。对于爆炸压力场,截面变化情况下的爆炸超压大于截面不变的情况,截面渐变大于截面突变的情况,截面由大到小变化与截面由小到大变化下的爆炸超压呈现相反变化趋势。对于爆炸速度场,截面不同变化方式和趋势下的速度变化情况均为在开始的一小段时间内先减小然后逐渐增大。

关键词：气体爆炸障碍物 autoreagas 超压数值模拟

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天然气处理平台爆炸后果定量风险分析研究

天然气处理平台爆炸后果定量风险分析研究

作者：张林中国石油大学（华东）

学位级别：硕士

随着世界经济的快速发展，人们对生活要求、生活品质的表示出更高的要求，随之而来的是对石油、天然气等能源的需求越来越大。目前，海洋的油气资源的勘探、开发已经引起世界各国的高度重视，加速开发海洋石油资源已经成为各国能源战略... 详细信息

随着世界经济的快速发展，人们对生活要求、生活品质的表示出更高的要求，随之而来的是对石油、天然气等能源的需求越来越大。目前，海洋的油气资源的勘探、开发已经引起世界各国的高度重视，加速开发海洋石油资源已经成为各国能源战略的至关重要的部分。海上石油平台作为海上油气生产的重要设施，生产中略有不慎就会发生重大的事故，会造成大量人员伤亡、财产损失、海洋环境污染、生态环境损害。以南海某气田平台为例，天然气和、水是生产工艺流程中的主要流动介质，油气泄漏危险可能发生在平台处理工艺设备设施、天然气输送覆盖的任何区域内，可能发生泄漏的危险物质主要有天然气和柴油（柴油发电机）。本文首先通过对平台结构、产物和工艺流程的分析，对平台进行危险性辨识。由于海上平台自身特殊受限空间的特性，泄漏危险可能发生在平台天然气输送、处理工艺设备设施覆盖的任何区域内;进而通过PHAST软件模拟出平台的泄漏气体危险区域，考察了大气稳定度、风速、泄漏时间和泄漏孔径大小对泄漏危险区域大小的影响，结果得到，风速的越大气体的扩散越强;大气越稳定;孔径越大;泄漏时间越长，扩散面积越大，也更加危险。再通过autoreagas模拟其蒸汽云爆炸的超压和高温热辐射，通过比对超压和热辐射对人和建筑伤害的数值，直观的分析模拟得到泄漏范围和伤害半径，在观察点6、8、9三点，人员当场死亡，建筑物全部损坏;在2、3、4、5、10、11、12这些点，人员重伤，建筑物大部分损坏;在1、13、14、15这四个点，人员中伤;且由于受限空间爆炸的地面效应，导致爆炸超压的明显加强，距离点燃点相同距离的1点,超压和温度均大于15点，即平台内延的观测点的伤害比平台外延观测点的伤害要高很多。进而提出预防建议和改进措施，预防海上平台火灾爆炸事故的发生。

关键词：海上平台火灾爆炸 PHAST autoreagas

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煤矿井下主动抑爆隔爆系统技术研究

煤矿井下主动抑爆隔爆系统技术研究

作者：李笑堃中北大学

学位级别：硕士

随着采掘规模的扩大和挖掘深度的增加,瓦斯安全事故的发生几率也在增大。传统的隔爆抑爆措施已逐渐无法适应实际生产的需要,现有技术还存在很多缺陷,不同防治设备之间缺乏有效的关联和合作,且各有不同的局限性。开发一种全方位覆盖,更... 详细信息

随着采掘规模的扩大和挖掘深度的增加,瓦斯安全事故的发生几率也在增大。传统的隔爆抑爆措施已逐渐无法适应实际生产的需要,现有技术还存在很多缺陷,不同防治设备之间缺乏有效的关联和合作,且各有不同的局限性。开发一种全方位覆盖,更科学、有效的从多个角度抑制、隔离爆炸的系统迫在眉睫。本文分析了瓦斯爆炸的相关知识,对爆炸的起因、变化和冲击波的传播进行了简单介绍,进行了简要的针对瓦斯爆炸事故树的分析,用做主动预警系统的依据,之后介绍了各种抑爆技术和抑爆介质的作用原理及其效果。为后文设计自动抑爆装置奠定了理论基础。利用数值仿真软件autoreagas,研究了瓦斯爆炸冲击波在不同类型的小尺寸巷道内传播的现象,重点对5m、10m级的直巷道、双分叉巷道和十字交叉巷道内的瓦斯气体的爆炸过程进行了仿真模拟,统计了典型观测点的超压数据并分析其变化规律,结果表明较长的巷道能延缓超压达到峰值的速度,但最终峰值要大于短小巷道;双分叉、十字巷道在分叉点处发生了复杂的流体变化,使得支巷道内的超压大于主巷道;十字巷道内与主巷道垂直的支巷道的超压峰值与衰减速度均大于主线相对的支巷道。结合KJ90型煤矿安全监控系统,对瓦斯浓度涌出量、浓度变化率、风速等的简单预警模型进行了研究,分析了各项预警指标和临界值的选取,对应设置了正常、提醒、警告和危险四个状态,用于为建设井下瓦斯安全主动预警系统提供借鉴。结合瓦斯爆炸感应期的分析,参考已有的ZYB系列自动抑爆装置的思路,设计了以紫外红外传感器和压力传感器为核心的探测器,并为该多传感器结构设计了逻辑判断回路,之后以可编程逻辑控制器PLC为核心,简述了控制器的构成和作用途径,然后从喷嘴口径,喷洒半径和容器体积等方面优化了传统的抑爆介质喷洒装置,以求缩小体积,同时提升喷洒率和缩短成雾时间。最后简单计算了该系统的成雾时间。设计了一种隔爆防爆门,从响应时间上来讲,防爆门属于被动隔爆系统。防爆门由金属丝网阻火层和多孔陶瓷减压层复合而成,防爆门表面设置水雾喷嘴,防爆门的限位系统为电控的机械系统,控制模块设有单独的压力传感器,与主动预警系统和自动抑爆系统信号互传。该隔爆安全门可作为主动预警系统和自动抑爆系统的补充措施。

关键词：瓦斯爆炸 autoreagas 自动抑爆被动隔爆

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瓦斯气体爆炸过程的仿真模拟

瓦斯气体爆炸过程的仿真模拟

作者：杨玉铭中北大学

学位级别：硕士

现代工矿业爆炸灾害大都起因于可燃气体的爆炸,采取何种措施更能积极有效地把爆炸范围和可能造成的破坏限制在最小程度,这一直是安全工作者关注的焦点。对瓦斯气体爆炸过程进行仿真模拟,对于正确理解瓦斯爆炸机理,采取正确的防爆泄压方... 详细信息

现代工矿业爆炸灾害大都起因于可燃气体的爆炸,采取何种措施更能积极有效地把爆炸范围和可能造成的破坏限制在最小程度,这一直是安全工作者关注的焦点。对瓦斯气体爆炸过程进行仿真模拟,对于正确理解瓦斯爆炸机理,采取正确的防爆泄压方案及预防和减少瓦斯爆炸事故所造成的危害,具有重要的意义。本文针对气体爆炸传播过程中的约束与阻碍作用,建立了气云爆炸模型;利用autoreagas软件对单元内和单元间存在联结关系的情况以及爆炸冲击波与障碍物的相互作用过程进行了仿真模拟,以CFD模拟技术以及FCT算法可精确刻画整个传播过程并与物理现象相符;通过autoreagas软件研究了气体爆炸传播过程中火焰及冲击波的传播规律,采用CFD技术对气体内不同区域所产生的爆炸冲击波进行模拟,然后分析并确定冲击波的特性,进而为气体实际爆炸质量提供指导依据;将TNO多能法与CFD法相结合,对气体爆炸在工程实践中的应用进行了模拟,验证了CFD数值模拟与理论分析之间的合理性。本文以甲烷为例对瓦斯气体爆炸过程进行了仿真模拟,得出了瓦斯气体爆炸冲击波传播规律,冲击波与障碍物的相互作用关系以及障碍物对爆炸超压的影响。通过对气体爆炸危险性分析方法的结合,为今后开展气体爆炸强度的评价提供了一个良好的途径与思路。为进一步使用CFD数值模拟手段来分析工业灾害中的问题提供了基础与指导。

关键词：瓦斯爆炸 autoreagas CFD模拟冲击波 TNO多能法

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爆燃冲击波对热能去毛刺的影响研究

爆燃冲击波对热能去毛刺的影响研究

作者：候红霄中北大学

学位级别：硕士

在机械加工过程中，工件的表面往往会产生许多不同形状以及厚度的毛刺，毛刺很小但危害很大，有时甚至会导致安全事故。所以，安全有效的去除毛刺已成为工件加工过程中的一道关键工序。而热能去毛刺法可以有效快速的去除不同材料工件的... 详细信息

在机械加工过程中，工件的表面往往会产生许多不同形状以及厚度的毛刺，毛刺很小但危害很大，有时甚至会导致安全事故。所以，安全有效的去除毛刺已成为工件加工过程中的一道关键工序。而热能去毛刺法可以有效快速的去除不同材料工件的毛刺，在去毛刺领域具有很高的实际应用价值。虽然热能去毛刺法的工艺水平日趋成熟，但是系统的研究热能去毛刺机理以及预混合可燃性气体燃烧爆炸后，爆燃冲击波对工件及毛刺的影响缺乏有效、科学的数据。本文以氢氧混合气体作为热能去毛刺中的预混合气体，应用CFD流体力学软件autoreagas以及后处理软件AutoDyn，通过建立具体的爆炸缸数学模型，建立了不同的工件以及毛刺尺寸的数学模型，划分网格，设置不同的初始条件，采用湍流燃烧模型，基于Navier—Stokes方程进行仿真计算，并对不同参数下氢氧预混合可燃性气体燃烧爆炸产生的结果进行分析，总结不同参数对热能去毛刺法的适用性并得出如下结论：（1）工件尺寸小范围变化对预混合可燃性气体爆燃冲击波的影响很小。所以工件面与体积之比越大，单位时间内吸收的热量就越多，经研究发现，在工件面与体积之比大于20以上的时候，利用热能去毛刺法会破坏金属工件表面的金相组织;（2）毛刺厚度的大小影响着爆燃冲击波的超压、温度以及速度。毛刺越厚，其爆燃冲击波的超压、温度以及速度也就越大。经研究发现，在毛刺厚度与工件薄壁处的比值大于0.1的时候，利用热能去毛刺会破坏金属工件表面的金相组织;（3）在利用热能去毛刺过程中，预混合可燃性气体混合比的变化影响其爆燃冲击波的超压、温度、化学反应速率以及速度。其预混合可燃性气体的混合比为当量比时，爆燃冲击波的各项参数均为最大值。同时给出了不同材料工件需要的预混合可燃性气体比值的适用范围;（4）在利用热能去毛刺过程中，预混合可燃性气体初始压力的变化影响其反应速率、爆燃冲击波产生的超压;并且预混合可燃性气体燃烧爆炸后的超压与初始压力呈近似的线性关系;但是，预混合可燃性气体燃烧爆炸产生的温度和冲击波的速度并不随着初始压力的增加而变化;同时给出了不同材料工件需要的初始压力的适用范围;（5）工件装填密度的大小直接影响着预混合气体燃烧爆炸后的超压、化学反应速率、温度和爆燃冲击波的速度。工件装填密度越大其预混合气体燃烧爆炸后的超压、化学反应速率、温度和爆燃冲击波的速度也就越小。本论文研究所取得的成果可为今后的工程应用以及安全生产提供一定的理论指导。

关键词：热能去毛刺 autoreagas 数学模型初始条件燃烧爆炸

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城市埋地原油管道泄漏爆燃事故仿真及分析

城市埋地原油管道泄漏爆燃事故仿真及分析

瓦斯和煤尘浓度对混合物爆炸超压影响规律的数值模拟研究

中国职业安全健康协会2016年学术年会

作者：徐文静刘少杰陈国明李新宏中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心

原油管道长时间服役后容易因外部破坏、腐蚀、材料缺陷等原因发生泄漏并演变为后果极其严重的火灾爆炸事故。基于原油管道事故统计分析,针对青岛"11·22"事故,采用Fluent软件模拟事故原油管道泄漏之后甲烷的挥发扩散情况,并利用AutoRea... 详细信息

原油管道长时间服役后容易因外部破坏、腐蚀、材料缺陷等原因发生泄漏并演变为后果极其严重的火灾爆炸事故。基于原油管道事故统计分析,针对青岛"11·22"事故,采用Fluent软件模拟事故原油管道泄漏之后甲烷的挥发扩散情况,并利用autoreagas计算在泄漏不同时刻气体爆炸产生的超压分布情况。结果表明:泄漏原油挥发出的轻质烷烃会在2～3分钟内与空气混合形成甲烷气体浓度为5%～10%的易燃易爆气体;爆炸超压在点燃1秒后即达到最大值,最大超压可达到0.511MPa,暗渠顶部在此超压冲击波作用下会遭到严重破坏。

关键词：原油管道泄漏爆燃 Fluent autoreagas

来源： cnki会议评论

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瓦斯和煤尘浓度对混合物爆炸超压影响规律的数值模拟研究