一、瓦斯爆炸传播过程中障碍物激励效应的数值模拟（论文文献综述）
王皓楠,戚承志,陈昊祥,班力壬,段秋宇,马啸宇,封焱杰,罗伊[1]（2022）在《障碍物影响下可燃气体爆炸火焰传播规律的研究进展》文中认为为有效地控制和预防可燃气体爆炸事故造成的损害,需明确障碍物对可燃气体爆炸火焰传播规律的影响。国内外学者对障碍物影响下的可燃气体泄漏爆炸机理和火焰传播规律开展了广泛的研究。笔者对目前障碍物影响下可燃气体爆炸火焰传播规律的研究进行了回顾,在总结已取得火焰传播规律成果的同时,对孔网结构障碍物的阻爆研究进行了综合评述。指出了诸如爆炸火焰湍流化动力学规律问题、爆炸火焰传播的内部机制问题、孔网结构障碍物的评估优化问题等不足,以期对该领域的研究人员有所帮助。
刘珊珊,徐景德,张延炜,刘梦杰,秦汉圣[2]（2022）在《柔性障碍物厚度对甲烷爆炸激励效应影响的实验研究》文中研究表明为了研究柔性障碍物对甲烷爆炸激励效应的影响,分别设计了无膜片、有0.09 mm膜片和有0.1 mm膜片的实验工况,通过爆炸压力峰值、火焰速度等特征参数,研究柔性障碍物的厚度对甲烷爆炸激励效应的影响。实验结果表明:加膜片后甲烷爆炸超压与火焰速度明显高于未加膜片;0.09 mm膜片和0.1 mm膜片的甲烷爆炸实验最大超压分别为0.53、0.6 MPa,增加膜片厚度,火焰速度峰值随之升高20.85%。同时利用激光纹影系统记录了膜片破裂后激波与火焰在流场中的传播过程。
徐景德,田思雨,叶年年,冯若尘,秦汉圣,张延炜[3]（2021）在《瓦斯体积分数梯度分布及柔性置障耦合作用下爆炸灾变范围研究》文中研究表明为探究柔性置障与瓦斯体积分数分布状态对瓦斯爆炸传播特性的影响,以瓦斯爆炸事故灾变范围变化为主要研究内容,从冲击波、高温火焰等主要因素展开分析。在试验的基础上采取数值模拟方法,研究了不同体积分数分布和置障耦合作用下瓦斯爆炸传播过程中压力、火焰、温度的变化特征。物理模型是截面为0.20 m×0.20 m的水平矩形管道并加入薄膜隔段,设计9.5%-0 CH4、9.5%-3.5% CH4、9.5%-6.5% CH4、9.5%-9.5% CH44 种工况。结果表明隔膜障碍物使甲烷气体从高浓度到低浓度的条件下爆炸压力骤升,最大爆炸超压在隔膜后达到1.074 MPa,部分区域温度高达3 000 K。体积分数梯度差诱导瓦斯充分燃烧,反应速率升高,强化了柔性障碍物形成的激励作用,且有助于爆炸压力与火焰速度的提高使瓦斯爆炸的受灾范围进一步扩大。甲烷体积分数在6.5%以下工况时在距爆源65 m附近的压力可达0.175 MPa,9.5%的工况时在距爆源100 m处的压力仍保持在0.3 MPa,超高压力和温度需要长距离才能下降至常压常温,促使灾变范围增大。研究揭示了在体积分数梯度分布条件下,瓦斯爆炸事故中柔性障碍物的激励效应导致灾变范围扩大的物理机制,对事故调查中确定爆炸冲击波的波及范围和事故应急救援重点区域、提高救灾方案可靠性具有理论和实际意义。
刘梦杰,徐景德,张延炜,秦汉圣,杨满江,李伟光[4]（2021）在《受限空间内瓦斯爆炸障碍物附近流场结构演化实验研究》文中研究指明为研究受限空间内瓦斯爆炸障碍物附近流场结构演化,通过实验室中尺度激波管道设置压力和火焰传感器以及激光纹影系统,在玻璃视窗处设置阻塞率为21.56%的障碍物,改变障碍物数量,对比不同工况下火焰传播、压力变化、激波运动、流场变化,分析障碍物对受限空间内瓦斯爆炸流场演化影响。实验研究发现:障碍物对于瓦斯爆炸激励效应不可忽视,加入单一障碍物使最大爆炸超压增加32.3%;最大火焰传播速度增加115.4%。在障碍物数量一定时,障碍物对瓦斯爆炸激励效应与障碍物数量呈正相关关系。同时发现障碍物对瓦斯爆炸激励效应主要表现在障碍物周围区间内。激励效应主要机理是障碍物存在增加了障碍物附近湍流强度,使得火焰拉伸形变,增大了火焰锋面面积,加速了化学反应进行。
钱继发[5]（2021）在《矿井连通空间瓦斯爆炸传播模拟实验研究》文中研究说明瓦斯爆炸在煤矿重特大事故中占比最高,具有极强的破坏性,严重威胁着煤矿企业的安全生产。煤矿井下开采过程中会产生体积巨大的采空区,并与周围狭长的巷道相互连通,形成类似于“容器-管道”的连通空间。采空区内发生瓦斯爆炸后,冲击波和火焰很容易进入到与之相连通的巷道内进行传播,导致灾害范围扩大,人员和财产损失加剧。连通空间的复杂性会严重影响瓦斯爆炸传播过程,给煤矿瓦斯爆炸事故预防和控制工作增加难度。因此,本文采用实验室实验、理论分析和数值模拟相结合的方法,研究不同条件下连通空间内瓦斯爆炸超压和火焰传播规律,揭示连通空间内瓦斯爆炸火焰加速传播机理;开展不同浓度梯度条件下瓦斯爆炸实验,研究浓度梯度对连通空间内瓦斯爆炸传播过程的影响;分析连通空间内瓦斯爆炸超压振荡、火焰回流和二次升压现象,揭示连通空间内瓦斯二次爆炸产生过程。获得的主要结论如下:建立了“采空区-巷道”连通空间瓦斯爆炸模拟实验系统,测试分析了浓度、障碍物阻塞率和末端开/闭对连通空间内瓦斯爆炸超压和火焰传播规律的影响。结果表明:连通空间内靠近截面突缩处测得的瓦斯爆炸超压峰值、火焰信号强度和火焰传播速度均小于其他测点位置;障碍物条件下,连通空间内瓦斯爆炸超压峰值和火焰传播速度相较于无障碍物条件下明显增加,且障碍物阻塞率越大,增加幅度越大;末端封闭条件下,连通空间内瓦斯爆炸超压峰值在冲击波反射和叠加作用下大幅增加,但火焰传播速度明显降低。采用数值模拟研究了连通空间内瓦斯爆炸火焰传播过程、气体流动过程和超压传播过程,揭示了连通空间内瓦斯爆炸火焰加速传播机理。结果表明:连通空间内瓦斯爆炸火焰通过截面突缩结构进入管道传播过程中,会形成收缩流束,导致气体流速增加并产生速度梯度,进而诱导产生湍流脉动,促进层流火焰逐渐向湍流火焰过渡,从而导致连通空间内瓦斯爆炸火焰传播加速。开展了不同浓度梯度条件下的瓦斯爆炸实验,研究了浓度梯度对连通空间内瓦斯爆炸超压和火焰时空变化规律的影响。结果表明:连通空间起爆容器内瓦斯爆炸超压随时间变化过程不仅受其自身内部瓦斯浓度的影响,还与传播管道内瓦斯浓度有关;当起爆容器内瓦斯浓度相同时,连通空间内存在一个最佳浓度梯度使火焰传播速度最快,瓦斯爆炸威力最大。分析了连通空间内瓦斯爆炸过程中出现的超压振荡、火焰回流和二次升压现象,揭示了连通空间内瓦斯二次爆炸的产生过程。结果表明:连通空间起爆容器内的瓦斯爆炸超压振荡现象属于Helmholtz振荡,其振荡频率与起爆容器容积、管道长度和截面积以及起爆容器内瓦斯浓度有关;连通空间内瓦斯燃烧区域和泄爆区域之间产生的反向压差是导致火焰回流的根本原因;连通空间传播管道内瓦斯爆炸二次升压强度随传播距离增加而逐渐减小;连通空间内瓦斯二次爆炸的产生是由回流的高温烟气与残余的未燃瓦斯气体在低压区域内相遇并诱发不稳定燃烧引起的。本文研究成果对于进一步完善和丰富煤矿井下复杂空间瓦斯爆炸传播动力学理论,提高煤矿瓦斯爆炸灾害防治水平和能力具有重要的理论意义和实际价值。该论文有图114幅,表12个,参考文献220篇。
王昊平[6]（2021）在《管道内孔板障碍物对可燃气体爆炸特性的影响机制研究》文中研究说明瓦斯爆炸是煤矿开采过程中最严重的灾难之一,在瓦斯爆炸的传播过程中,受巷道环境条件的影响很大。由于煤矿开采的要求和安全防护的需要,井下巷道中存在的大量设备、设施会对爆炸传播产生不同程度的影响。因此,研究障碍物对瓦斯爆炸的影响,对于了解瓦斯爆炸特性,进行煤矿安全设计和安全防护具有重要意义。运用长4 m、横截面尺寸80 mm×80 mm的半密闭管道,通过改变孔板障碍物的阻塞率、形状和孔数等参数,实验研究了孔板障碍物对10%甲烷/空气混合气体爆炸的影响,以期为瓦斯爆炸防护和矿井安全设计提供理论依据,主要研究结果如下:（1）阻塞率为35%、45%、55%、65%、75%、86%、94%的孔板对爆炸传播的影响在爆炸传播过程中,反冲火焰是影响孔板上游爆炸强度的重要因素。当阻塞率在35%-86%范围内时,孔板上游峰值超压是反冲火焰导致的,且随阻塞率增加先增加后降低,在阻塞率为65%时达到最大。孔板对火焰前沿强度的影响随阻塞率增加呈激励-抑制的变化趋势,在阻塞率为65%时激励效果达到最大。孔板反射压力波对火焰前沿的抑制作用随爆炸传播距离的增加而增加,导致对爆炸传播的影响由激励转为抑制的临界阻塞率随爆炸传播距离的增加而降低。在孔板下游,爆炸传播主要受火焰前沿强度、射流和湍流的共同影响。随着阻塞率增加,孔板对爆炸发展的影响呈现出激励-抑制的变化趋势。当阻塞率在35%-86%范围内时,孔板对爆炸超压和火焰传播速度的影响均为激励,且当阻塞率为65%时激励效果最为明显;当阻塞率达到94%时,爆炸火焰穿过孔板后即被射流彻底淬熄。（2）相同阻塞率条件下开孔形状为圆形、方形、三角形、4齿形、6齿形和8齿形的孔板对爆炸传播的影响孔板不规则程度的增加会降低对上游爆炸传播的激励作用。相较圆形孔板,孔板开孔形状变化能够显着促进反冲火焰强度增加。各组实验的峰值超压呈现出随着孔板不规则程度的增加先增加后降低的变化趋势,在三角形孔板实验中峰值超压达到最大。在一定范围内,孔板不规则程度的增加会促进爆炸发展,但是当孔板不规则程度和射流强度足够大时,在射流淬熄的影响下反而会降低对爆炸发展的激励作用。（3）相同阻塞率条件下孔数为1、3、9的孔板对爆炸传播的影响在孔板上游,孔数增加能够降低孔板对火焰前沿的抑制作用,并有效降低反冲火焰强度。孔板下游爆炸传播受射流影响明显,孔数增加会增加射流对爆炸火焰的淬熄影响,同时加速射流失稳、减少高速射流的持续时间,后者的影响随着上游爆炸强度的增加而增加。当上游爆炸经过较充分的发展时,3孔孔板实验中射流对复燃火焰的淬熄影响最大。
朱云飞[7]（2021）在《煤矿巷道网络中瓦斯爆炸火焰和压力波传播规律研究》文中研究说明煤炭是我国最可靠的一次能源,其主体地位将长期保持不变,但瓦斯爆炸事故仍时有发生,始终威胁着煤矿的生产安全。瓦斯爆炸是涉及燃烧和湍流的高速复杂动力学过程,具有明显的尺寸效应,这决定了现有小尺寸管道实验只可为矿井瓦斯爆炸提供定性认识,原型巷道实验因空间结构简单和测试手段有限无法全面反应实际情况,导致当前瓦斯爆炸灾区火焰传播规律不清、压力衰减特征不明,进而使得通风系统的可靠性和抗灾性构建缺少依据,减灾设施的布置难以优化,救援人员也因无法确定爆炸安全距离常付出以身试险的代价。基于以上现状,本文采用物理实验、数值模拟并辅以理论分析的综合研究方法,较为全面地研究了煤矿瓦斯爆炸火焰和压力波在巷道网络中的传播规律,主要结论和成果如下:设计构建了长15.24m、直径0.71m的大尺度瓦斯爆炸实验系统,包括爆炸管道、配气管路、消声消焰室、安保措施、控制和数据采集系统及其软件。系统能安全准确地测试不同浓度预混瓦斯爆炸的火焰速度、形态和爆炸压力,具备预混多种可燃气体、布置障碍物和延伸测试长度的扩展能力。与同类实验装置相比,本实验系统管道尺寸较大、操作自动化程度较高,具备完善的噪声和火焰抑制功能,基于系统思维的安保系统设计可保证实验过程和人员的安全。实验研究了大尺度管道中的火焰传播规律和压力变化特征。管状空间中瓦斯爆炸火焰传播速度沿程按指数增长,当前管道条件下7.5%、9.5%和11.5%预混瓦斯爆炸的峰值火焰速度分别可达127.7m/s、340.6m/s和271.7m/s,数值计算的火焰速度极值与实验值十分接近,但因建模和边界条件差异沿程按幂函数增长。9.5%的预混瓦斯爆炸超压最大且约为180k Pa,封闭端的爆炸压力略大于开口端。管状空间中,爆源附近负超压破坏效应强于正超压,且爆炸烈度越高负压破坏区越长,但在远场正超压起主要破坏作用。研究了煤矿典型瓦斯爆炸源区域的火焰作用范围和压力分布特征及其影响因素。通过建立原型尺度的直巷、采煤面、掘进面和联络巷模型,改变空间特性和边界条件参数,研究得到煤矿井下瓦斯爆炸源的峰值超压范围在150–1400k Pa,10.3–10.5%的预混瓦斯爆炸压力最高,高阻塞率可显着增强爆炸压力。通过理论分析,得到在预混瓦斯参数及空间特征相同条件下,爆炸火焰传播规律、峰值超压及其接近出口前的衰减规律均相同。提出了一种表征不同巷道截面形状宽高比偏差程度的方法,并发现了不同爆炸烈度状态下某一方向自由度对压力的影响机制,巷道截面积和形状决定了爆炸超压的极限值,且对于相同截面积的巷道,截面形状越接近正方形,其爆炸峰值超压越低。此外,研究显示密集布置的障碍物和巷道分叉可显着限制火焰传播距离;巷道分叉是降低爆炸超压和气流速度的有效结构;90°巷道转弯可显着降低爆炸超压,但对气流速度影响较小;巷道约束度越高,反射效应越强。对于两端封闭且瓦斯浓度较高的联络巷,密闭破坏后未燃瓦斯将涌入新鲜风流巷道发生二次燃烧并产生更高超压;相同截面联络巷瓦斯爆炸产生的超压十分相近,与封闭条件和密闭破坏压力无关。研究表明巷道截面约束度和预混瓦斯量竞相控制着爆炸峰值超压,空间阻塞率影响着这种竞相作用。一般情况下,预混瓦斯量和爆炸超压成正比,巷道截面积与其约束度和爆炸超压成反比。低阻塞率条件下,增大巷道截面虽可使预混瓦斯量等比增加,但爆炸超压仍降低,即低阻塞率巷道中截面约束度对爆炸超压的控制作用强于预混瓦斯量;但在高阻塞率巷道中增大巷道截面,密集障碍物将激励等比增加的预混瓦斯燃烧,虽巷道截面约束度降低,但爆炸峰值超压将显着升高,即高阻塞率巷道中预混瓦斯量对超压的控制作用强于截面约束度。通过建立原型尺度的直巷、转弯和分叉巷道模型研究了压力波在矿井复杂结构巷道中的衰减规律。研究发现压力波的反复压缩、膨胀和振荡耗散对其衰减起重要作用。直巷中压力波按负指数规律衰减且压力波强度越高、巷道断面越小,则沿程衰减越快,给出了不同强度压力波通过不同尺度截面直巷的衰减公式。巷道转弯和分叉是促进压力波衰减的有效结构,转弯分叉越剧烈、压力波越强则衰减越明显;巷道截面越大,同强度压力波通过后的衰减略有增加;低强度压力波通过各类结构巷道的衰减均较弱,可远距离传播致灾,给出了不同强度压力波通过不同截面尺度、转弯和分叉角度巷道的衰减系数。构建了煤矿瓦斯爆炸灾区火焰作用范围和压力分布的简化预测模型。总结了火焰作用范围的估算方法和不同强度压力波在不同截面和不同结构巷道中衰减的估算方法,给出了简化模型的应用流程,经案例验证,简化模型的预测结果合理,并基于该模型讨论了瓦斯爆炸的安全距离。本文基本阐明了原型尺度下煤矿瓦斯爆炸火焰和压力在巷道网络中的传播规律,可为进一步研究矿井通风系统的可靠性和抗灾性构建方法、阻隔爆设施的优化设计及其选址、瓦斯爆炸安全距离的确定、瓦斯爆炸灾情快速模拟程序的开发提供理论依据和技术支持。本论文有图103幅,表36个,参考文献166篇。
王磊[8]（2021）在《大型巷道与小型管道瓦斯爆燃传播规律实验和数值模拟研究》文中认为煤炭是我国最基础的能源,在能源生产消费市场上占据着主导地位。随着当前煤矿开采深度的逐渐增加,地质条件越来越复杂,特大事故频繁发生,而其中尤以瓦斯爆炸灾害最为突出。煤矿瓦斯爆炸事故对人员及设备设施的危害主要来源于爆炸火焰（高温气流）、冲击波和有毒有害气体等。煤矿井下条件复杂,构筑物众多,如通风设施、支护设施、运输设施、提升设施等。这些构筑物形状、尺寸差异明显,在爆炸过程中起到了障碍物的作用,并对爆炸流场起到扰动作用。一旦井下发生爆炸,爆炸火焰和冲击波在经过障碍物时,其传播规律会受障碍物影响而发生变化,火焰传播速度随着湍流强度的增加而增大,造成更大的危害。另外,火焰和压力波的相互作用也会对爆炸强度、波及范围等产生重要影响。上述波的传播及相互作用等都属于典型的力学问题。因此,无论从煤矿安全生产还是从社会效应等角度出发,都应在数学和力学分析的基础上开展瓦斯爆炸传播规律方面的研究,以便为煤矿井下瓦斯爆炸事故预防与控制提供技术支持。本文采用实验研究和数值模拟相结合的方法,以火焰和压力波相互作用机制研究为主线,将小型管道和大型巷道实验串联起来,在对瓦斯爆燃传播规律、障碍物对火焰和压力波的影响规律研究的基础上,深入分析压力波对火焰结构、火焰速度的影响,以及火焰对压力波的影响过程,主要工作内容及结论如下:首先,根据小型管道实验重复性高、便于观测测试的特点,利用规格尺寸为200mm×200mm×6500mm的钢制管道,进行全管道充满瓦斯情况下的爆燃传播实验。利用纹影仪、高速摄影系统、压力传感器、火焰传感器等测试手段,对瓦斯爆燃压力波、火焰的传播规律进行研究,重点对压力波超压、火焰传播速度、火焰在观察窗口区域的变化特性等进行详细分析,并对沉积煤尘参与反应过程进行可视化研究。研究发现:同样的初始条件下,左端点火的最大压力峰值与最大压力上升速率峰值与中部点火基本相当,但略大于后两者;中部点火时瓦斯爆燃的进程（即各测点达到最大压力的呈现时间）要大于左端点火的进程;湍流火焰、化学反应作用能力与反射压力波的相互博弈是造成火焰传播速度变化的主要原因;研究了火焰和压力波诱导沉积煤尘参与反应的过程,发现沉积煤尘扬起是压力波和火焰共同作用的结果,湍流火焰是诱导煤尘扬起的主力军,扬尘高度与湍流强度有直接的关系;探讨了本实验条件下最大压力上升速率经验公式。其次,本文利用断面为7.2m2、长度为896m的大型试验巷道开展研究工作,对不同体积量的瓦斯爆燃传播规律及尺度效应、火焰和压力波相互作用机制等开展研究。研究发现,瓦斯体积量的大小,决定了爆燃反应的强度,也影响了爆燃压力沿巷道的传播过程,气体体积越大,爆燃威力越强;火焰的传播速度在爆燃过程中是先逐渐增大,后又减小的变化趋势。最大压力随传播距离变化曲线在瓦斯积聚区和火焰减速区近似呈一元四次函数关系,在火焰加速区和无火焰区近似呈一元九次函数关系;这主要与瓦斯体积量以及火焰和压力波的相互作用有关。研究还发现在爆燃反应初期,巷道和管道装置的尺度差异对于火焰速度的影响不大,最大爆燃压力差距不大;但在爆燃快速发展期,尺度效应开始显现,参与反应的可燃物量不同,以及实验装置内部结构形成的湍流,是造成尺度效应的主要原因。第三,通过在管道观察段内布置矩形（R）、梯形（T）和球形（S）等三种不同类型的障碍物,对爆燃火焰通过障碍物时的传播行为进行实验研究。研究发现,无障碍物时爆燃火焰前锋阵面在达到观察窗后半段时,前端阵面趋于平整;有障碍物时,火焰明显分为前锋、中锋和尾锋三种情况,且前锋的速度最快,尾锋最慢,在火焰阵面前锋和尾锋之间产生较大的横向偏差距离,且aR>a S>a T。无障碍物时,火焰传播速度与反射压力波有关,反射压力波会诱导火焰前锋出现湍流火焰,开始褶皱变形,造成火焰传播速度发生变化。障碍物能对流场造成扰动,对于障碍物的前后压力峰值来说,梯形是最低的,矩形最高,但球形障碍物前后压力峰值最为接近,差值仅为9.54kPa。矩形障碍物前测点相对更早地达到压力峰值,而梯形和球形障碍物的后测点压力达到峰值的时间领先于障碍物前方测点。最后,本文基于ANSYS FLUENT软件,通过数值模拟的方法,研究障碍物存在的条件下,压力波对火焰传播速度的影响,并与实验结果进行了对比。采用基于雷诺时均（RANS）的湍流模型,近壁面采用缩放型壁面函数,燃烧模型采用通用有限速率模型,几何模型采用简化的二维模型,离散方程组的求解采用SIMPLE算法。研究发现,无障碍物时火焰传播速度呈现周期性变化,火焰出现逆向传播,这是由反射压力波造成的;有障碍物存在时,火焰传播的这种波动特性得到抑制,火焰前锋向未燃烧区域的传播较为平稳,且障碍物的存在加快了火焰在障碍物处的传播速度。无障碍物和球形障碍物条件下,整个过程中压力波动都较为剧烈,压力波动振幅遵循增大-减小-再增大过程;矩形和梯形障碍物条件下,初始阶段的压力波动较大,而火焰经过障碍物之后,压力波波幅快速减小。
张延炜,徐景德,胡洋,田思雨,冯若尘,秦汉圣[9]（2021）在《柔性障碍物对甲烷空气爆炸波激励作用的实验研究》文中认为为研究柔性障碍物对甲烷空气爆炸波的激励效应,采用双向拉伸聚丙烯（biaxially oriented polypropylene,BOPP）薄膜作为柔性障碍物将管道内甲烷空气预混气体与空气隔开,对比障碍物前后火焰、激波变化,分析膜状柔性障碍物激励效应的机理。实验结果表明:这种具有一定承压能力的柔性障碍物对甲烷爆炸波产生的激励效应不可忽视,在膜片破裂前产生多次激波反射过程,可诱导湍流火焰形成,促使膜前爆炸压力提高,膜片破裂后,火焰在伴流作用下传播速度突增,并加速逐渐逼近前驱冲击波,致使膜后爆炸压力大幅提高;激励效应可使膜片前后最大爆炸压力相差5倍,火焰速度相差7倍;另外在膜片位置2.5 m后增设一道膜片,可增强这种激励效应,而增加膜片的实质是使激波火焰相互作用的次数增加。
董浩宇[10]（2020）在《地下综合管廊燃气爆炸灾害效应时空演化规律及防控策略》文中研究表明城市地下综合管廊作为21世纪新型城市市政基础设施建设的重要标志之一,具有改善城市功能、提高城市综合承载力的作用。依据《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838-2015）及住房和城乡建设部2016年推进综合管廊建设会议中关于“燃气管线入廊”的相关要求,一旦管廊内燃气泄漏并发生爆炸,对城市安全发展和社会稳定将造成严重威胁。研究城市地下综合管廊燃气爆炸灾害效应时空演化规律及相应的防控策略,对城市地下综合管廊安全运营具有重要的指导意义。主要研究内容如下:（1）小尺寸可视化管道爆炸实验及数值模型有效性验证。基于自行搭建的小尺寸甲烷爆炸实验平台与文献中大尺寸甲烷爆炸实验数据,采用FLACS软件建立相应的数值模型对实验工况进行模拟,模拟结果与实验数据吻合度较好,验证了数值模型的有效性和适用性。（2）综合管廊燃气爆炸灾害效应时空演化规律分析。建立综合管廊燃气爆炸数值模型,进行网格敏感性分析,确定计算的最优网格。探究了管廊部分填充预混气云时,爆炸超压、火焰及温度的时空演化规律。结果表明:由于管廊末端超压反射叠加的作用,末端的超压值和超压振幅均大于其他位置;综合管廊燃气爆炸属于典型爆燃,火焰区长度远大于预混区长度;爆炸温度峰值随距离的增加不断降低,点火端至温度骤减位置的长度与火焰区长度保持一致。（3）不同影响因素对综合管廊燃气爆炸灾害效应时空演化规律的影响分析。分析了不同因素对综合管廊燃气爆炸超压、火焰传播速度及爆炸温度的影响规律。结果表明:管线数量与预混气云体积的增大会提高爆炸超压与火焰速度;点火源位置对超压的影响在远离点火端的另一封闭端更为明显;当量比浓度稍高于化学当量比浓度时,爆炸后果更严重;各影响因素对温度的影响相对较小。（4）综合管廊燃气爆炸灾害泄爆防控。建立综合管廊泄爆数值模型,研究了管廊完全充满预混气云时的泄爆规律,分析了通风口不同长宽比及泄压板不同开启压力对爆炸后果的削减作用。结果表明:通风口的设置对管廊的爆炸超压峰值和温度峰值削减作用显着;通风口长宽比越大,超压峰值越小,温度峰值越小,火焰速度越大;泄压板开启压力越大,超压峰值和温度峰值越高,火焰速度随开启压力的增大先增大后减小。
二、瓦斯爆炸传播过程中障碍物激励效应的数值模拟（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、瓦斯爆炸传播过程中障碍物激励效应的数值模拟（论文提纲范文）
（1）障碍物影响下可燃气体爆炸火焰传播规律的研究进展（论文提纲范文）
| 1 障碍物影响下可燃气体爆炸火焰传播机理研究 |
| 1.1 刚性障碍物影响下火焰传播机理研究 |
| 1.1.1 障碍物数量的影响研究 |
| 1.1.2 障碍物间距的影响研究 |
| 1.1.3 障碍物几何形状的影响研究 |
| 1.1.4 障碍物阻塞率的影响研究 |
| 1.1.5 小结 |
| 1.2 柔性障碍物影响下火焰传播机理研究 |
| 2 孔网结构障碍物影响下可燃气体爆炸火焰阻隔效应研究 |
| 2.1 丝网结构的抑爆效能研究 |
| 2.2 多孔结构的抑爆效能研究 |
| 2.3 小结 |
| 3 结论与展望 |
（2）柔性障碍物厚度对甲烷爆炸激励效应影响的实验研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 实验方案设计 |
| 1.1 实验装置 |
| 1.2 障碍物的参数与布置方式 |
| 1.3 实验工况设计 |
| 1.4 实验步骤 |
| 2 实验结果分析 |
| 2.1 火焰速度特征参数对比分析 |
| 2.2 激波压力特征参数对比分析 |
| 2.3 激波与火焰传播过程分析 |
| 3 结语 |
（4）受限空间内瓦斯爆炸障碍物附近流场结构演化实验研究（论文提纲范文）
| 1 障碍物对瓦斯爆炸激励效应机理分析 |
| 2 实验装置与方法 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.2 工况设置 |
| 2.3 实验方法 |
| (1)配制预混气： |
| (2)障碍物设置： |
| (3)进气： |
| (4)点火： |
| 3 实验结果分析 |
| 3.1 激光纹影图像分析 |
| 3.2 压力、火焰传感器信号分析 |
| 4 结论 |
（5）矿井连通空间瓦斯爆炸传播模拟实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在问题及不足 |
| 1.4 主要研究内容及技术路线 |
| 2 实验系统及实验方法 |
| 2.1 实验系统设计思路 |
| 2.2 实验系统构成 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.4 实验参数 |
| 2.5 密闭容器内瓦斯爆炸特性 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 连通空间瓦斯爆炸传播特性实验研究 |
| 3.1 实验设置 |
| 3.2 不同浓度条件下连通空间瓦斯爆炸传播特性 |
| 3.3 不同阻塞率障碍物条件下连通空间瓦斯爆炸传播特性 |
| 3.4 末端闭口条件下连通空间瓦斯爆炸传播特性 |
| 3.5 密闭/连通条件下容器内瓦斯爆炸特性对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 连通空间瓦斯爆炸传播过程数值模拟研究 |
| 4.1 数值模型及方法 |
| 4.2 连通空间内瓦斯爆炸传播过程模拟结果分析 |
| 4.3 连通空间内瓦斯爆炸传播特性参数模拟结果分析 |
| 4.4 连通空间内瓦斯爆炸火焰加速传播机理分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 连通空间内不同浓度梯度条件下瓦斯爆炸实验研究 |
| 5.1 实验设置 |
| 5.2 薄膜破裂原因及破裂压力 |
| 5.3 不同浓度梯度条件下瓦斯爆炸超压传播特性 |
| 5.4 不同浓度梯度条件下瓦斯爆炸火焰传播特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 连通空间内瓦斯二次爆炸现象研究 |
| 6.1 瓦斯爆炸超压振荡特性 |
| 6.2 瓦斯爆炸火焰回流特性 |
| 6.3 瓦斯爆炸二次升压特性 |
| 6.4 连通空间瓦斯二次爆炸产生过程分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（6）管道内孔板障碍物对可燃气体爆炸特性的影响机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 障碍物阻塞率对爆炸传播的影响 |
| 1.3.2 障碍物形状对爆炸传播的影响 |
| 1.3.3 多孔障碍物对爆炸传播的影响 |
| 1.3.4 障碍物位置对爆炸传播的影响 |
| 1.3.5 障碍物数量和分布对爆炸传播的影响 |
| 1.4 现有研究存在的问题 |
| 1.5 主要研究内容与技术路线 |
| 1.5.1 主要研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 第二章 瓦斯爆炸过程理论分析 |
| 2.1 瓦斯爆炸机理 |
| 2.1.1 热爆炸理论 |
| 2.1.2 链式反应理论 |
| 2.2 瓦斯爆炸传播机理与传播过程 |
| 2.2.1 爆炸传播影响因素 |
| 2.2.2 火焰传播机理 |
| 2.2.3 爆炸传播过程 |
| 2.2.4 爆燃与爆轰 |
| 2.2.5 爆燃向爆轰转捩 |
| 2.3 火焰淬熄原理 |
| 第三章 孔板阻塞率变化对管道内爆炸传播的影响 |
| 3.1 实验装置和实验方法 |
| 3.1.1 实验装置 |
| 3.1.2 实验过程与步骤 |
| 3.2 不同阻塞率孔板实验设计 |
| 3.3 空载管道内爆炸传播特性 |
| 3.4 孔板设置在0.9 m处时阻塞率对爆炸传播的影响 |
| 3.5 孔板设置在2.4 m处时阻塞率对爆炸传播的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 孔板开孔形状变化对管道内爆炸传播的影响 |
| 4.1 不同开孔形状孔板实验设计 |
| 4.2 孔板设置在0.9 m处时开孔形状对爆炸传播的影响 |
| 4.3 孔板设置在2.4 m处时开孔形状对爆炸传播的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 孔板孔数变化对管道内爆炸传播的影响 |
| 5.1 不同孔数孔板实验设计 |
| 5.2 孔板设置在0.9 m处时孔数变化对爆炸传播的影响 |
| 5.3 孔板设置在2.4 m处时孔数变化对爆炸传播的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望与建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
（7）煤矿巷道网络中瓦斯爆炸火焰和压力波传播规律研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 研究现状及发展趋势 |
| 1.3 目前研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.5 研究方法和技术路线 |
| 2 大尺度瓦斯爆炸实验系统和数值计算方法 |
| 2.1 大尺度瓦斯爆炸实验系统设计与构建 |
| 2.2 瓦斯爆炸的数值计算方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 大尺度管道中瓦斯爆炸的实验和数值模拟研究 |
| 3.1 大尺度管道中瓦斯爆炸的实验研究 |
| 3.2 大尺度管道中瓦斯爆炸的数值计算 |
| 3.3 管状空间中瓦斯爆炸的尺寸效应 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 煤矿典型爆源区域的火焰传播和压力分布特征 |
| 4.1 简单直巷中瓦斯爆炸的火焰传播和压力分布特征 |
| 4.2 采煤工作面瓦斯爆炸的火焰传播和压力分布特征 |
| 4.3 掘进工作面瓦斯爆炸的超压分布和火焰作用范围 |
| 4.4 联络巷瓦斯爆炸的超压分布和火焰作用范围 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 瓦斯爆炸压力波在巷道中的衰减规律 |
| 5.1 压力波在直巷中的衰减规律 |
| 5.2 压力波在转弯巷道中的衰减特性 |
| 5.3 压力波在分叉巷道中的衰减规律 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 瓦斯爆炸火焰作用范围和压力分布简化预测模型 |
| 6.1 简化预测模型的建立 |
| 6.2 简化预测模型的验证和应用 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 全文总结 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 大尺度瓦斯爆炸实验系统标准操作规程 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（8）大型巷道与小型管道瓦斯爆燃传播规律实验和数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 瓦斯爆炸特性研究 |
| 1.2.2 管道内瓦斯爆炸冲击波和火焰传播规律研究 |
| 1.2.3 障碍物对瓦斯爆炸传播的影响研究 |
| 1.2.4 火焰和冲击波相互作用研究 |
| 1.2.5 尺度效应研究 |
| 1.3 当前研究存在的问题 |
| 1.4 本文的研究内容和技术路线 |
| 第2章 管道内瓦斯爆燃传播规律研究 |
| 2.1 管道爆炸传播实验系统及实验方法 |
| 2.1.1 实验系统组成 |
| 2.1.2 管道及其附属设备 |
| 2.1.3 光学观察设备 |
| 2.1.4 实验步骤 |
| 2.2 管道内瓦斯爆燃压力波与火焰传播特性 |
| 2.2.1 瓦斯爆燃压力传播规律 |
| 2.2.2 瓦斯爆燃火焰传播特性 |
| 2.3 瓦斯爆燃火焰行为可视化研究 |
| 2.3.1 点火起爆阶段 |
| 2.3.2 爆燃传播初期阶段 |
| 2.3.3 爆燃充分发展阶段 |
| 2.4 沉积煤尘参与爆燃行为可视化研究 |
| 2.4.1 瓦斯煤尘两相湍流燃烧模型 |
| 2.4.2 煤尘扬起过程分析 |
| 2.4.3 火焰和压力波诱导沉积煤尘作用分析 |
| 2.5 火焰和压力波相互作用机制研究 |
| 2.5.1 基于等温模型对管道瓦斯爆燃压力上升速率的研究 |
| 2.5.2 基于绝热模型对管道瓦斯爆燃压力上升速率的研究 |
| 2.5.3 火焰波与压力波相互作用过程与耦合机理 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 大型试验巷道内瓦斯爆燃传播规律研究 |
| 3.1 巷道瓦斯爆炸传播理论研究 |
| 3.2 大型巷道实验系统 |
| 3.2.1 大型巷道实验系统组成 |
| 3.2.2 实验布置 |
| 3.3 不同体积量瓦斯爆燃火焰冲击波时空演化规律 |
| 3.3.1 各测点爆燃压力随时间的变化规律 |
| 3.3.2 最大爆燃压力沿巷道的变化特征 |
| 3.3.3 爆燃火焰沿巷道的变化特征 |
| 3.3.4 瓦斯体积量对爆燃压力及火焰速度的影响 |
| 3.3.5 压力波和火焰的相互作用机制分析 |
| 3.4 巷道和管道内瓦斯爆燃尺度效应研究 |
| 3.4.1 实验装置的简化计算 |
| 3.4.2 爆燃反应过程对比研究 |
| 3.4.3 最大压力上升速率验证分析 |
| 3.4.4 最大爆燃压力沿实验装置的变化规律对比分析 |
| 3.4.5 爆燃火焰信号及传播速度对比分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 管道内障碍物对瓦斯爆燃传播的影响研究 |
| 4.1 障碍物布置情况 |
| 4.2 障碍物对爆燃火焰传播的影响 |
| 4.2.1 障碍物对火焰最前锋运动速度的影响 |
| 4.2.2 爆燃火焰最前锋通过障碍物时的高度变化 |
| 4.2.3 障碍物对爆燃火焰传播行为的影响 |
| 4.3 障碍物对爆燃压力峰值的影响 |
| 4.3.1 障碍物对压力峰值的影响 |
| 4.3.2 障碍物对到达压力峰值时间的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 管道内障碍物对瓦斯爆燃传播影响的数值模拟研究 |
| 5.1 气体爆炸的数学物理模型及数值方法 |
| 5.1.1 基本控制方程与湍流模型 |
| 5.1.2 近壁面处理 |
| 5.1.3 燃烧过程模拟 |
| 5.1.4 几何模型与求解器设置 |
| 5.2 障碍物处的火焰传播特性 |
| 5.2.1 障碍物处火焰传播纹影图像分析 |
| 5.2.2 障碍物处火焰传播速度分析 |
| 5.2.3 障碍物处火焰前锋位置分析 |
| 5.3 管道内火焰、压力波传播特征分析 |
| 5.3.1 管道内火焰传播规律 |
| 5.3.2 反射压力波对火焰传播速度的影响 |
| 5.3.3 不同障碍物条件下的反射压力波特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 本文的主要创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）地下综合管廊燃气爆炸灾害效应时空演化规律及防控策略（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.2.1 狭长受限空间气体爆炸传播规律研究现状 |
| 1.2.2 狭长受限空间气体爆炸影响因素研究现状 |
| 1.2.3 综合管廊爆炸灾害效应研究现状 |
| 1.2.4 当前研究存在的不足 |
| 1.3 主要研究内容与思路 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 论文技术路线 |
| 第二章 小尺寸可视化管道爆炸实验及数值模型有效性验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 小尺寸可视化管道甲烷爆炸实验 |
| 2.2.1 实验系统介绍 |
| 2.2.2 实验方法 |
| 2.2.3 实验结果分析 |
| 2.3 数值模型有效性验证 |
| 2.3.1 FLACS软件及数学模型简介 |
| 2.3.2 大尺寸甲烷爆炸实验验证 |
| 2.3.3 小尺寸管道爆炸实验验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 综合管廊燃气爆炸灾害效应时空演化规律 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 综合管廊燃气爆炸数值模型建立 |
| 3.2.1 三维物理模型建立、网格划分及参数设置 |
| 3.2.2 网格敏感性分析 |
| 3.3 综合管廊燃气爆炸数值模拟结果分析 |
| 3.3.1 综合管廊燃气爆炸超压时空演化规律 |
| 3.3.2 综合管廊燃气爆炸火焰时空演化规律 |
| 3.3.3 综合管廊燃气爆炸温度时空演化规律 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 不同因素对综合管廊燃气爆炸灾害效应时空演化规律的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 点火源位置对综合管廊燃气爆炸灾害效应时空演化规律的影响 |
| 4.2.1 数值模型的建立 |
| 4.2.2 点火源位置对爆炸超压的影响 |
| 4.2.3 点火源位置对火焰传播速度的影响 |
| 4.2.4 点火源位置对爆炸温度的影响 |
| 4.3 气云当量比浓度对综合管廊燃气爆炸灾害效应时空演化规律的影响 |
| 4.3.1 数值模型 |
| 4.3.2 气云当量比浓度对爆炸超压的影响 |
| 4.3.3 气云当量比浓度对火焰传播速度的影响 |
| 4.3.4 气云当量比浓度对爆炸温度的影响 |
| 4.4 气云体积对综合管廊燃气爆炸灾害效应时空演化规律的影响 |
| 4.4.1 数值模型 |
| 4.4.2 气云体积对爆炸超压的影响 |
| 4.4.3 气云体积对火焰传播速度的影响 |
| 4.4.4 气云体积对爆炸温度的影响 |
| 4.5 管线对综合管廊燃气爆炸灾害效应时空演化规律的影响 |
| 4.5.1 数值模型 |
| 4.5.2 管线对爆炸超压的影响 |
| 4.5.3 管线对火焰传播速度的影响 |
| 4.5.4 管线对爆炸温度的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 综合管廊燃气爆炸灾害泄爆防控 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 综合管廊燃气爆炸泄爆数值模型建立 |
| 5.3 综合管廊燃气爆炸泄爆规律 |
| 5.3.1 泄爆超压变化规律 |
| 5.3.2 泄爆火焰变化规律 |
| 5.3.3 泄爆温度变化规律 |
| 5.4 通风口长宽比对泄爆后果的影响 |
| 5.4.1 通风口长宽比对爆炸超压的影响 |
| 5.4.2 通风口长宽比对火焰传播速度的影响 |
| 5.4.3 通风口长宽比对爆炸温度的影响 |
| 5.5 通风口泄压板开启压力对泄爆后果的影响 |
| 5.5.1 通风口泄压板开启压力对爆炸超压的影响 |
| 5.5.2 通风口泄压板开启压力对火焰传播速度的影响 |
| 5.5.3 通风口泄压板开启压力对爆炸温度的影响 |
| 5.6 泄爆效果分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
四、瓦斯爆炸传播过程中障碍物激励效应的数值模拟（论文参考文献）
- [1]障碍物影响下可燃气体爆炸火焰传播规律的研究进展[J]. 王皓楠,戚承志,陈昊祥,班力壬,段秋宇,马啸宇,封焱杰,罗伊. 市政技术, 2022(01)
- [2]柔性障碍物厚度对甲烷爆炸激励效应影响的实验研究[J]. 刘珊珊,徐景德,张延炜,刘梦杰,秦汉圣. 煤炭技术, 2022
- [3]瓦斯体积分数梯度分布及柔性置障耦合作用下爆炸灾变范围研究[J]. 徐景德,田思雨,叶年年,冯若尘,秦汉圣,张延炜. 安全与环境学报, 2021(03)
- [4]受限空间内瓦斯爆炸障碍物附近流场结构演化实验研究[J]. 刘梦杰,徐景德,张延炜,秦汉圣,杨满江,李伟光. 爆破, 2021(02)
- [5]矿井连通空间瓦斯爆炸传播模拟实验研究[D]. 钱继发. 中国矿业大学, 2021(02)
- [6]管道内孔板障碍物对可燃气体爆炸特性的影响机制研究[D]. 王昊平. 青岛科技大学, 2021(01)
- [7]煤矿巷道网络中瓦斯爆炸火焰和压力波传播规律研究[D]. 朱云飞. 中国矿业大学, 2021
- [8]大型巷道与小型管道瓦斯爆燃传播规律实验和数值模拟研究[D]. 王磊. 哈尔滨工程大学, 2021
- [9]柔性障碍物对甲烷空气爆炸波激励作用的实验研究[J]. 张延炜,徐景德,胡洋,田思雨,冯若尘,秦汉圣. 爆炸与冲击, 2021(05)
- [10]地下综合管廊燃气爆炸灾害效应时空演化规律及防控策略[D]. 董浩宇. 华南理工大学, 2020