ԲͲ�������ڿ�ȼ���屬ȼ���̵���ֵģ��

大型密闭容器内可燃气体爆燃的火焰速度存在着一个加速过程，压力也不是均匀分布的。根据密闭容器内可燃气体爆燃的实际情况，从流体力学和化学反应动力学出发，利用一步不可逆化学反应模型处理能量的加入过程，通过高精度的差分格式和时间分裂方法，对弱点火条件下密闭容器内可燃气体爆燃的压力场、温度场和浓度场进行了数值模拟，并进行了圆筒形容器内可燃气体爆炸实验。结果表明，最大爆炸压力和最大压力上升速率均与初始压力呈正比。最大压力及其上升速率在燃料组分化学计量浓度的1.1倍左右达到最大值。数值模拟计算结果与实验结果比较，其偏差不超过10%。     

��դ�����ϰ���Կ�ȼ���Ʊ�ըӰ�����ֵģ����ʵ���о�

可燃气体或低沸点可燃液体的事故性泄漏，会引发可燃气云爆炸事故。气体爆炸概率成为厂站、陆地及海上油气钻采平台设计中需要考虑的要素之一。为确保生产安全及对相关人员的有效保护，必须确定现场障碍物对爆炸的加强作用。为此，实验研究了内置半球栅条形障碍物半径、栅条宽度与空隙宽度3个参数对可燃气云爆炸场的影响。基于流体力学控制方程组、PDR模型和Bakke Hjertager燃烧模型，通过修改方程源项，考虑障碍物对流动的附加作用及对燃烧速度的影响，建立了可燃气云爆炸的理论模型，并采用SIMPLE算法进行了数值求解。实验结果表明，该类型障碍物对可燃气云爆炸威力有较大的增强作用，最大超压可达无障碍物时的10倍以上。计算结果与实验值相比较，最大相对偏差17.9%，平均相对偏差6.34%。     

非均匀分布可燃气云爆炸威力分析

 以高斯分布气云为例，研究了非均匀分布气云爆炸的威力与机理，并与相同泄漏量的均匀分布可燃气云爆炸进行了对比分析。结果表明：当高斯分布可燃气云爆炸时，由于其可燃气体浓度偏离最危险浓度，燃烧速率降低，火焰维持不了自加速运动，对火焰阵面前的气体扰动较小，不会产生较强的冲击波。泄漏量为2228.2m³的乙炔形成的2种高斯分布气云爆炸时，最高超压分别为4.3、1.8kPa，最多具有使玻璃窗破碎的破坏能力。当同样泄漏量的乙炔形成半径20m、乙炔体积分数为13.3%的均匀分布气云爆炸时，可产生42.3kPa的最大超压，具有使砖墙倒塌的破坏能力。因此，在工业现场发生可燃气体泄漏时，首要任务是避免泄漏气体形成混合良好的均匀可燃气云。     

有障碍物空间可燃气体扩散规律的数值模拟

有限空间内可燃气体泄漏扩散容易引发危险事故,而对于有限空间障碍物存在时气体泄漏扩散规律的研究较少。为此,针对有限空间障碍物对可燃气体泄漏扩散的影响,采用雷诺平均的N-S方程,湍流模型以及无反应多组分输运方程,对障碍物影响下可燃气体泄漏扩散进行了数值模拟,并进一步分析了泄漏位置和障碍物高度对可燃气体泄漏扩散的影响。结果表明:障碍物对可燃气体扩散过程有阻碍作用;障碍物影响下不同位置泄漏扩散形成的浓度场不同,泄漏口与出口异侧,距离障碍物越近,房间内形成的爆炸区域越大;障碍物高度越高,有限空间内形成的爆炸区域越大,增大了危险事故发生的可能性。该模拟结果有助于室内燃气管道安全设计,可为制订室内可燃气体爆炸事故的预防措施提供参考。     

注氮气采油井筒内可燃气体爆炸数值模拟

注气驱油过程中井筒内存在可燃气体爆炸风险,为了明确热采注氮井筒内发生可燃气体爆炸事故后果及爆炸演化规律,开展了高温高压条件下油管大长径比空间内,轻烃组分爆炸的数值模拟研究工作。研究结果表明,管内爆炸超压峰值随初始温度的升高而降低,此现象是由于升温引起管内可燃气体总量降低,升温对燃爆反应速率的增强作用被抵消,但管内爆炸超压峰值随初始压力的升高而快速增大,同时在相同的初始压力和温度下,与中部和顶部点火相比,超压的最高值出现在管内底部点火时的井口位置,且在井筒两端由于爆炸冲击波反弹使得超压迅速上升,爆炸产生的超压最高可达300 MPa以上,足以对油管和井筒等设施造成严重破坏。研究成果为注气采油井筒爆炸安全防控提供参考依据。     

内河LNG船舶气体扩散、火灾和爆炸后果模拟

为了验证LNG作为内河船舶燃料的安全性,利用基于N-S方程的CFD计算软件对内河LNG船舶LNG泄漏后的扩散、火灾和爆炸后果进行了数值模拟。计算了不同工况下气体云团的扩散行为,得到了不同工况下最大液池面积、最大液池质量、平均蒸发率、气云最大扩散距离、最大气云体积等结果。比较了风速、风向、大气稳定度等不同环境因素对气体扩散行为的影响,并定量分析了池火灾和气体云团爆炸后对周边的影响。结果表明:①在LNG泄漏阶段,气体扩散表现为重气扩散的特征;②风速对可燃气体云团的扩散有明显影响;③通过设置围堰,能够在一定程度上减轻LNG泄漏对周边造成的不利影响;④若LNG泄漏后发生池火灾,船上大部分结构都会处于37.5 kW/m~2热辐射强度影响范围下,周边船舶和人员应迅速撤离至着火船舶35 m范围外以确保安全;⑤一旦可燃气体云团发生爆炸,爆炸产生的超压为1.4 kPa,主要后果为玻璃破碎,不足以对岸上设施造成严重破坏。     

平板布置对气云爆炸场影响

以乙炔-空气气云为可燃介质,进行了半径为50cm半球形气云爆炸实验.气云外布置了平板形障碍物,平板距球心的距离分别为57cm和100cm,平板的布置分为单板、双板垂直、双板平行、3板槽形和4板口形放置5种方式.结果表明,平板对气云爆炸威力有加强作用,对气云的约束越大,爆炸压力越高.     

���������ܱ������ڿ�ȼ���屬ը���̵���ֵģ��

在石油、化工、矿业等行业中，密闭容器内可燃气体爆炸的事故屡屡发生，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。有效地预测爆炸超压，研究可燃气体爆炸成灾模式及其防治技术具有重要的社会意义和经济意义。为此，从流体力学和化学反应动力学方程出发，建立了数学模型，采用SIMPLE算法，对大型球形密闭容器内可燃气体爆炸过程进行了数值模拟，获得了不同时刻爆燃的速度场、密度场、浓度场、温度场，为工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理论基础和数据。     

�ܵ��ڿ�ȼ���屬ȼ��һά��ֵģ��

密闭空间可燃气体爆炸一直是化工、石油、矿业、冶金等行业的重大灾害之一。由于可燃性气体燃料与空气混合物爆源具有能量密度小、爆源体积大、能量释放时问长等特点，所以点源强爆炸近似不再成立。章从流体力学和化学反应动力学守恒方程出发，对管道内可燃气体爆燃进行了数值模拟，获得了不同时刻爆燃的压力场、温度场、密度场，讨论了可燃气体活性、组分以及管道长度对爆燃压力和压力上升速率的影响，为工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理论基础和数据。     

惰性气体抑制管道中可燃气体爆炸的数值模拟

管道内可燃气体的防爆抑爆研究对于石油及天然气工业的安全生产具有重要意义。以RNG 湍流模型及EBU Arrehnius燃烧模型为基础，建立了管道内可燃气体单步化学反应湍流爆炸模型；并以有限体积法求解了爆炸流动及反应控制方程，从而对二维管道中惰性气体抑制可燃气体爆炸的过程及规律进行了数值模拟。模拟结果与实验数据有着较好的吻合性，可为燃气管道中惰性气体防爆抑爆技术的工艺实施、系统设计和关键参数计算提供理论依据。     

平板形障碍物对气云爆烯威力加强作用

利用一维球形流体力学方程导出了开敞空间可燃气云弱点火条件下爆燃过程的压力分布场,编制了求解压力场的计算程序,解释了平板形物体气云爆燃威力的加强作用.进行了乙炔-空气气云的爆燃实验,对计算结果进行了考核.计算结果与实验结果的偏差小于20%.     

�ϰ����յ��Ŀ�ȼ���Ʊ�ըѹ������ʵ��ģ��

开敞空间可燃气云爆炸，尤其是在障碍物诱导下具有极大破坏力的爆炸，会造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此，研究约束条件对气云爆炸场的影响，对进一步提出可行的防爆、抑爆方案提供理论依据具有重要意义。为此，建立了开敞空间可燃气云爆炸的实验系统，对半球形乙炔—空气预混气云内半球条栅形障碍物对爆炸威力的影响进行了实验研究。障碍物半径为0.1～0.3 m，条栅宽度为15～60 mm，空隙率为20%～75%，气云半径为0.25～1.25 m。通过对实验数据进行曲线拟合回归，并经方差检验，得到了对实际应用具有指导作用的拟合关系式。     

燃料浓度对可燃气云爆炸影响的实验研究与数值模拟

以0．02mm厚度的聚乙烯薄膜为约束物，进行了半径0．5m的半球形乙炔／空气气云爆炸实验。结果表明，在100mJ弱点火条件下，乙炔的爆炸界限(乙炔的质量分数)由1．5％～82．2％缩小到5．3％～17．8％，乙炔的最危险质量分数为13．3％。建立了描述可燃气云爆炸的数学模型，并采用SIMPLE算法对模型进行求解，得到了不同燃料质量分数的爆炸超压分布。计算结果与实验值相比较，最大相对偏差为10．11％。对甲烷／空气、乙烯／空气、乙炔／空气等气云爆炸威力进行了预测，当处于最危险质量分数时，大体积的3种气云爆炸均可造成建筑物的损坏，而随着质量分数偏离最危险质量分数，破坏能力随之降低。     

煤层气爆炸极限分析

煤层气爆炸极限的准确确定是煤层气安全开发利用的前提条件。煤层气爆炸极限不仅取决于单组分可燃性气体组成及其含量等自身因素,还受到大气压力、温度等因素的影响,因而首先对煤层气中单组分可燃性气体爆炸极限的准确确定十分必要。为此,采用按完全燃烧所需要的氧原子数和按化学计量浓度两种理论方法对煤层气中常见的单组分可燃性气体进行计算及分析。结果表明,两种理论方法对爆炸下限的计算比爆炸上限更好地接近实验值,其中按完全燃烧所需要氧原子数的改进方法更为准确。然后对含有多组分的煤层气,采用理查特利(Le Chatlier)公式法进行了理论计算,分析了惰性气体、压力、温度对爆炸极限的影响,与温度相比,压力对爆炸上限的影响更大。因此,在煤层气的开发利用中,应尽可能在低温和低压条件下操作。