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管道拐弯角度变化情况下瓦斯爆炸火焰传播规律研究

李鑫  
【摘要】:我国是一个产煤大国,但同时煤矿灾害事故不断发生,瓦斯爆炸事故是其中最严重的,造成了惨重的生命危害和财产损失。为了降低瓦斯爆炸事故的发生频率,除了要加强安全管理,还必须要清楚瓦斯爆炸的发生及传播规律。为了对煤矿瓦斯爆炸事故的发生和传播规律有更全面、充分的认识,针对实际井下弯曲巷道随处可见情况,本课题组设计了复杂条件下瓦斯爆炸实验设备,制作了不同拐弯角度的管道来模拟井下巷道变化。本文采用的研究方法是理论分析、实验研究与数值模拟相结合。先是通过参阅书籍、文献,对瓦斯爆炸的发生条件及传播机理进行理论分析,在分析的基础上,结合试验室现有设备,确立了试验方案,本文的试验模型是,将30、45°、60°、90°、120°、135°、150°七种拐弯角度的管道,分别充填4m、5m、6m三种不同长度的瓦斯气体、引爆,分析瓦斯爆炸后产生的火焰在不同拐弯角度管道中的传播规律,利用火焰传感设备,记录火焰到达不同监测点的时间情况,计算分析火焰传播过程中的速度变化规律,从而得出火焰传播速度与管道拐弯角度和瓦斯填充量的关系规律。同时,利用FLUENT软件,结合试验方案,建立数值模型,模拟瓦斯气体在管道中的爆炸、以及火焰波的传播过程,通过TECPLOT软件,对模拟结果进行后处理,得出了火焰波在不同拐弯管道中的速度变化规律,将数值结论与实验结果相对比,从而证明了数值模拟的可靠性,进一步利用数值模拟结果,分析瓦斯爆炸后,火焰传播过程中的温度变化情况,为事故预防及救援提供理论依据和参考。


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