开敞空间可燃气云爆炸研究

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由于蒸气云爆炸对国民经济造成了巨大的损失,预测潜在的爆炸所产生的威力并提出有效的防灾减灾措施已成为科技工作者们研究本课题的主要方向。 本文实施了平板障碍物蒸气云爆炸实验,研究气云半径R、板离爆心的距离d与气云半径的比值d/R、以及板上横坐标x、纵坐标y与气云半径的比值x/R、y/R对超压值影响。利用三次样条插值分析和最小二乘法进行曲线拟和得到了乙炔与空气以化学配比混合形成的气云爆炸时在单方向平板形障碍物上的压力分布式:经本文实验考核得出此式计算值与实验值之间的偏差为:有12.5%点的相对误差值≤5%;有50%点的相对误差值≤10%;有87.5%点的相对误差值≤20%;有96.9%点的相对误差值≤30%。但是此式还有待于进一步大型实验验证。 本文考察了平板数量及摆放方式对于半球形气云爆炸强度的影响。由实验得出:蒸气云爆炸在外界场中受到障碍物限制的大小对蒸气云爆炸威力的影响较大。 本文考察了内部障碍物对于半球形气云爆炸强度的影响。由实验得出:在气云内部摆放纱网障碍物与未摆放内部障碍物式在平板上所得到的超压值没有多大差别;在气云内部摆放12块砖做障碍物时所得到的超压值是未摆放内部障碍物式所得到的超压值的1.7~6倍。 本文通过分析流体力学方程组中的质量和动量守恒方程得到气云外部没有障碍物情况时的超压;而后以此为基础,借鉴空气冲击波遇到障碍物的超压变化行为得到在不同半径的半球形气云爆炸时与爆心成不同距离处的平板障碍物上压力值的分布规律。并由理论分析得到: ①气云在外部无约束条件下在形成的最大超压场的分布规律:爆炸场 中超压值与离爆心的距离成反比。 ②当气云爆炸时,火焰有一个加速过程。因此,大气云爆炸要比小气云爆炸产生的压力高。 @如果火焰加速度咐/dt不是很大的情况下,最大超压的形成是在火焰面到达可燃气云边界R边的一霎那形成的;并且整个流场中的最高压力就产生在这个边界上。 ④燃烧速度较慢、气体反应活性较小(决定了斗的大小)的气体在开场空间燃爆的时候不可能产生很高的压力。 ⑤由空气冲击波的反射理论得到:弱冲击波的反射压力大约是入射压力的(l+cos小;)倍(小;是入射角)。 经本文实验考核,本文理论的计算结果的偏差为:有40%点的相对误差值$ 10%:有 70%点的相对误差值$20%;有 85刀%点的相对误差值<30%。
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