热管复合泡沫金属抑制爆炸的数值研究

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瓦斯爆炸事故是影响煤矿生产的重大灾害之一。瓦斯气体发生爆炸后,同时产生巨大的压力及释放出大量热量,如果不采取有效的抑制措施,爆炸能量和压力波的耦合作用往往导致灾害程度和作用范围扩大。所以如何阻断二次爆炸产生的爆轰波及火焰的传播,及时把爆炸热量传递出去对于抑制爆炸的热破坏作用是至关重要的。本文通过数值模拟的方法深入研究了热管联合泡沫铁镍金属对管道内火焰和压力波的抑制作用,为下一步开展抑制爆炸提供新思路,对于降低瓦斯爆炸的危害保障人民生命财产安全有着重要的现实意义。数值模拟研究了不同结构类型管道内的燃烧爆炸过程,并加以比较。在泡沫铁镍金属的孔径分别为10ppi、20ppi、30ppi,比较了三种厚度30mm、60mm、80mm变化对管道内瓦斯爆炸火焰温度和爆炸超压衰减性能分析。在泡沫铁镍金属的厚度分别为30mm、60mm、80mm时,比较了三种孔径10ppi、20ppi、30ppi变化对管道内瓦斯爆炸火焰温度和爆炸超压衰减效果分析。通过数值模拟得出,热管复合泡沫金属结构型管道抑制燃烧爆炸火焰特性效果明显,布置热管后火焰温度衰减率增大;泡沫铁镍金属材料对瓦斯爆炸冲击波的衰减能力随材料的孔径的减小而增大;泡沫铁镍金属材料对瓦斯爆炸冲击波的衰减性能随材料的厚度的增加而增加;孔径小、厚度大的多孔泡沫铁镍金属衰减火焰温度效果要好。得到了超压值和火焰温度值与距燃爆点距离之间的拟合关系式。在相同的初始条件下,本文将数值模拟数据与实验数据进行对比,证明仿真结果与实验数据吻合较好,验证了数值模拟方法的有效性。
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