角联管网内煤尘爆炸传播特性研究

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本文采用实验研究、数值模拟与理论分析相结合的方法,研究了角联分支中煤尘爆炸后火焰温度、压力及气流在管网内的传播及衰减过程,研究了管网沉积煤尘二次爆炸后各参数变化规律及并与一次爆炸进行了对比,研究成果为煤尘爆炸事故危险性分析以及救援决策提供理论支持。首先在20L球内研究了四种煤质煤尘云爆炸最大压力及压力上升速率,得出在同等测试条件下,褐煤爆炸压力及压力上升速率最大;在直线管道中进行了褐煤的爆炸火焰传播特性实验,为数值模拟提供了理论和参数依据;运用FLACS软件建立与智能型煤尘爆炸鉴定装置管道1:1的物理模型,以实验参数为基础进行煤尘爆炸数值模拟,将模拟得出的爆炸火焰长度与实验对比,验证了用FLACS模拟煤尘爆炸的可行性及准确性。运用FLACS软件建立角联管网物理模型,模拟分析了角联分支中煤尘爆炸后管网内冲击波、高温火焰和气流的传播特性,从三者发展变化时空关系中分析了爆炸传播过程。分析了冲击波经过管网分岔处时的压力衰减规律,结果显示分岔角度越大,压力衰减幅度越大,相同的分岔角度下,初始压力越大,其衰减幅度越大。分析了波前气流速度与冲击波超压之间的关系以及湍流对爆炸的加速作用。运用双向分岔管道中的冲击波衰减公式,利用数学求解程序对不同分岔角度后的冲击波超压值进行理论求解计算,理论解与数值模拟结果相对误差较小,说明理论公式与数值模拟得到相互验证。对拐弯前后压力模拟值进行多元回归拟合,得出冲击波压力衰减系数与初始压力、不同拐弯角度下的函数关系式,拟合结果可以作为后期灾变过程通风网络解算的公式。二次爆炸方面,模拟分析了一次爆炸后不同时刻的波前高速气流对沉积煤尘扬起的全过程,分析了二次爆炸前后各监测点冲击波压力、火焰、气流速度变化规律,对比煤尘二次爆炸与一次爆炸特性发现,煤尘二次爆炸的最大压力及压力上升速率更大、火焰传播速度更快、气流速度更大,可见二次爆炸产生的破坏作用更强烈。该论文有图60幅,表40个,参考文献120篇。
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