论文部分内容阅读
管道内可燃气体燃烧爆炸抑制研究是安全技术领域的一项重要课题,为了发展和完善管道内可燃气体燃烧爆炸抑制的学术研究,本文通过数值模拟深入研究了多孔介质对管道内火焰及压力波的抑制作用,探讨气体爆炸抑制的新技术和新方法,不仅可以为防爆抑爆研究工作提供理论依据和参考,对保障安全生产和人民的生命安全也具有重要的现实意义。本文主要工作和结论如下:(1)建立了数学模型,数值模拟了不同类型内壁结构管道内的燃烧爆炸过程,并加以比较,得出硅酸铝棉多孔介质对火焰及压力波能够进行有效的抑制。数值研究了硅酸铝棉多孔介质对管道内乙炔/空气、丙烷/空气预混火焰传播的抑制作用。初始及边界条件如下:乙炔浓度为化学计量比(6.74%),丙烷浓度为化学计量比(6.02%),采用点点火方式、爆炸初压为常压,管道内径为81mm,长度为2200mm,点火端密闭,出口端开放,并采用轴对称、压力出口、多孔区域等边界条件。(2)得出了硅酸铝棉长度、厚度变化对火焰传播速度的影响关系。当硅酸铝棉厚度一定时,火焰传播速度与硅酸铝棉长度成幂函数关系,硅酸铝棉长度越大,火焰传播速度越小。当硅酸铝棉长度一定时,在较小长度下,火焰传播速度随硅酸铝棉厚度变化是先减小后增加的,即存在着一临界厚度,而当硅酸铝棉长度较大时,随着硅酸铝棉厚度的增加,火焰速度不断减小,火焰传播受到抑制。(3)得出了硅酸铝棉长度、厚度变化对火焰压力波的影响关系。当硅酸铝棉厚度一定时,压力波超压值与硅酸铝棉长度成线性函数关系,硅酸铝棉长度越长,超压值越小。当硅酸铝棉长度一定时,在较小长度下,压力波超压值随硅酸铝棉厚度变化是先减小后增加的,即存在着一临界厚度,而当硅酸铝棉长度较大时,随着硅酸铝棉厚度的增加,压力波超压值不断减小,火焰压力波受到抑制。(4)得出了硅酸铝棉多孔介质孔隙率变化与其抑制火焰传播速度及压力波的能力成反比关系。孔隙率越大,其抑制火焰传播速度及压力波能力越弱;孔隙率越小,其抑制火焰传播速度及压力波能力越强。