浓度梯度对甲烷-空气混合气体爆炸特性参数的影响

为研究浓度梯度的变化对甲烷-空气预混气燃爆特性的影响.在方形爆炸实验管道中布置压力、温度传感器,开展不同甲烷浓度梯度下甲烷-空气预混气体爆炸试验.研究结果表明:浓度梯度的增大使管道内甲烷-空气预混气的火焰平均速度和最大爆炸压力均呈现先升高后降低的趋势,当浓度梯度为1.0％时二者均达到最大值;爆炸压力上升速率亦随浓度梯度...     

氢气压力对L80钢氢脆敏感性的影响规律

对L80钢在室温不同氢气压力下的氢脆敏感性进行了评价。通过缺口慢应变拉伸试验,结合断口分析,研究了3～12 MPa氢气压力下,L80钢的氢脆敏感性的变化规律。结果表明：在室温环境下,L80钢在5 MPa及以下氢气压力下应用时,无明显脆性;在8 MPa及以上氢气压力下应用时,具有明显脆性;在氢气压力3～12 MPa环境下,L80钢拉伸试样主断面中心位置微观形貌从韧窝形貌转变为韧窝形貌与解理形貌共存,边缘位置微观形貌从韧窝形貌向解理逐渐转变,断面收缩率变化率由16.19%逐渐增加至46.79%。随着氢气压力的增加,L80钢的塑性损失增加,断口表现出明显脆化特征,氢脆敏感性逐渐增加。     

变截面管道结构对H2/Air预混气体燃爆特性的影响研究

实际工业中,管道截面突变可改变预混燃气火焰的燃烧模式和燃爆特性,影响燃气输送的安全性。为此,利用Fluent软件,数值模拟研究了4种变截面管道结构(突变扩张型管道、突变收缩型管道、渐变扩张型管道和连续突变扩张型管道)对H_2/Air预混气体燃爆过程火焰动态变化的影响,并分析了管内温度场、压力场的分布情况、气体流速和涡量等燃爆特征参数以及焓、熵值等热力学参数的变化规律。研究结果表明:扩张型管截面的突扩诱导作用和收缩型管截面的收缩阻挡作用改变了管内预混气体燃烧火焰传播的动态结构以及火焰前锋的稀松波和预混气流方向,使火焰出现了"杯口"型和"长颈花瓶"型前锋面;突变收缩型管截面的阻挡、反射和抑制作用加强了湍流强度和涡流运动强度,管内最高温度、峰值压力和平均流速等燃爆特征参数也相对较高,而涡团向上、下管壁的运动抑制了火焰尖端的反应强度和传播速度;渐变扩张型管道能降低突扩诱导作用的影响;而连续突变扩张型管内发生在层流向湍流火焰转变阶段的首次截面突扩产生的诱导作用对其燃爆特性的影响更为显著。     

风速对生产车间纳米粉尘浓度影响的模拟

借助CFD软件对车间内纳米颗粒物的扩散问题进行了数值研究,采用RNGκ-ε两方程模型计算车间内湍流,计算得到不同风速风向条件下人体呼吸高度上风场和颗粒物的浓度分布。结果表明,在不采取通风措施的条件下,车间内纳米颗粒物容易堆积,30min内最大浓度可达1430.71μg/m3,通风使车间内空气条件得到明显改善,在排放源的下风向仍有纳米颗粒物堆积的现象,随着风速的加大,纳米颗粒物堆积的范围和浓度都明显减少。     

外部空间与初始温度对氢气与空气混合气体爆炸过程的影响

为了研究容器形状和初始温度对氢气与空气预混气体爆炸过程的影响,分别采用20 L球形容器和20 L圆柱形容器对氢气与空气混合气体的爆炸过程进行了研究。首先,通过壁面压力传感器获取了两种容器内的最大爆炸压力,并采用高速摄影装置拍摄了球形容器内部爆炸火球的发展变化过程。其次,利用计算流体力学方法对氢气爆炸过程进行了数值模拟,获取了三维爆炸压力场、火焰温度场等爆炸参数,对比分析了容器内不同位置处的压力曲线,并探讨了初始温度对氢气爆炸压力的影响。实验结果表明:在常温下,最大爆炸压力出现在氢气体积分数为30.0%的条件下,略高于理论当量浓度。数值模拟结果表明:两种容器内,火焰传播初期均呈球面往外发展;容器内上壁面的压力均低于右壁面的压力;由于壁面不规则的反射作用,圆柱形容器第1个压力峰值后的压力振荡周期不同步;在体系初始压力不变的情况下,初始温度提高20%,容器内部总的物质的量减少,最大爆炸压力下降15%。     

塑料微管气辅挤出中内气垫层气体的影响

塑料微管尺寸极小,挤出时熔体离开口模时仍为熔融态,内气垫层气体离开口模后仍在微管腔内流动,会对微管成型产生影响。为此,建立了考虑塑料微管腔内气体流动的双气垫层气辅挤出模型,重点分析内气垫层气体离开口模后的流动对微管成型的影响。通过对管壁内外双层气垫层作用下微管挤出成型过程的有限元数值模拟和实验研究,得到了微管型貌、速度、压力降和第一法向应力差等分布。分析表明,当气体离开口模后,由于外气垫层气体离开口模后进入空气中瞬间减压,而内气垫层气体离开口模后进入微管腔内,仍有一定压力,致使微管管壁内侧气压较外侧气压更大,从而导致微管直径逐渐增大;熔体在口模出口处及出口模后,均有第一法向应力差的产生,分析表明,这与微管形貌、壁厚、流速及压力降等的变化存在较大的关联。考虑了微管腔内气体流动的几何模型更符合实验中当气体压力较大时微管壁面出现凹凸波纹现象,口模出口处微管管壁迅速变薄及口模外部微管管壁逐渐变薄的现象。     

叠片式密炼机转子结构对混合特性的影响

利用自行设计的基于微分原理的叠片转子密炼机,对不同结构转子的混合特性进行了实验研究和理论分析。通过数值模拟的方法,对不同结构转子混炼流场特性和混合作用进行了理论分析;借助于混合实验,对不同结构转子的混合效果进行了评估和表征。研究结果表明,随着螺棱的螺旋角从21.7°减小到7.6°,混炼流场的拉伸作用变弱了,更少比例的物料经历高水平的累积解聚功和时间平均混合效率;同时,实验制得的环氧树脂/碳纳米管样品的拉伸强度从65.34MPa减小到62.82 MPa,断裂伸长率从5.74%减小到5.31%。螺棱的长短棱之比对混合指数几乎没有影响,对累积解聚功和时间平均混合效率影响较小;当螺棱长短棱之比为2∶1时,样品具有更高的拉伸强度65.42 MPa和更高的断裂伸长率5.95%。     

大尺寸密闭空间内甲烷—空气混合过程的数值模拟

根据10 m3多功能步入式爆炸罐的结构特点,依据进气—混气一体化的设计理念,建立了适用于10 m3爆炸罐的轴对称直管式进气—混气系统,并利用计算流体力学软件FLUENT,对进气—混气系统的具体设计参数进行了优化。通过模拟得到了直管上不同开孔孔径、开孔间距条件下小孔体积流量率的变化规律,发现减小整体开孔孔径、减小开孔间距、调整个别小孔大小能够提高小孔体积流量率的一致性,达到气体快速均匀混合的效果。     

浓度对微米级铝粉爆炸压力的影响

为了研究铝粉尘浓度对爆炸压力的影响,通过搭建大型水平圆管爆炸装置,分析了铝粉尘爆炸时爆炸压力随浓度的变化规律。实验结果表明：甲烷爆炸的冲击波和火焰能有效地引燃铝粉,使其发生二次爆炸,并大大增强爆炸的冲击力;铝粉粒径不变,浓度分别为200、300、400、500、600 g/m³ 时,爆炸峰值压力随着浓度的增大先上升后减小。工业生产中,一方面要防止多相可燃物并存,引发连锁反应;另一方面要及时清理降尘,防止粉尘发生积聚,形成高浓度粉尘云。     

制冷压力容器中应力集中及改善措施探讨

对应力集中现象及概念进行了阐述,同时对制冷压力容器设计和制造过程中可能导致应力集中的因素进行归纳总结,并提出了具体的改善应力集中的措施,方便大家探讨。     

高压容器试验仓安全评估计算方法研究

文章分析了高压容器爆炸对试验仓产生的三种危害模式,并采用等效TNT药量爆炸替代高压容器气体爆炸,对这三种危害模式的计算方法进行了研究。通过计算模型的建立和计算结果分析,对高压容器的爆炸危害安全评估进行了实例模拟和数值计算,为高压容器气体密封试验仓的结构设计和材料选择提供了一种计算方法。     

典型密闭装置内爆炸尺寸效应研究

为研究密闭装置内爆炸冲击波的传播规律及密闭装置尺寸效应对冲击波超压空间分布和爆炸荷载特征参数的影响,在混凝土密闭装置内爆炸试验的基础上,结合LS—DYNA有限元程序对不同尺寸的装置内爆炸进行数值模拟。结果表明:密闭装置内爆炸超压时程曲线大多呈现多峰特性,装置顶角、棱线附近超压曲线的周期宏观脉动现象比较明显,超压衰减缓慢;当结构长宽比例1.2≤LW≤3时,结构对冲击波的约束不是很明显,冲击波超压空间分布比较有规律;而当LW3时,结构对冲击波的约束表现得异常明显,冲击波超压空间分布规律不显著。对于5种不同尺寸的装置内爆炸,当比例距离2.134 m/kg1/3≤r珋≤3.201 m/kg1/3时,冲击波流场异常复杂且超压曲线多峰特性开始凸显,不能用简单的数学关系来描述冲击波的空间分布。     

助燃剂对木垛火燃烧特性影响研究

蚁群算法是近几年优化领域中新出现的一种启发式仿生类并行智能进化系统,该算法采用分布式并 行计算和正反馈机制,易于与其他方法结合,目前已经在众多组合优化领域中得到广泛应用。在介绍基本蚁群 算法数学模型的基础上,列举了进入２１世纪以来部分具有代表性的蚁群算法改进模型及其应用情况,然后重点 从算法的模型改进、理论分析、并行实现、应用领域、硬件实现、智能融合等角度对蚁群算法在今后的研究方 向作了系统分析与展望。     

烟火式气体发生器燃烧过程的数值模拟和试验研究?

建立了理论模型模拟烟火式气体发生器的燃烧过程,基于质量守恒、能量守恒、气体状态方程、气体发生剂的几何燃烧规律以及小孔气体流量规律,还考虑了与过滤网以及壳体的散热损失,获得了数值模拟的内压曲线和压力罐曲线,并与试验结果进行对比分析,证实了模拟结果的准确性。结果表明:燃速压力指数越大,发生器达到最大内压的时间越短,最大压力越高;气体发生剂厚度越小,发生器压力上升越快,最大压力越高,达到最大压力的时间越短;装药量越大,发生器压力上升得越快,最大压力越高,达到最大压力的时间越短;排气孔直径越大,最大压力越小,达到最大压力的时间越长。为烟火式气体发生器的设计提供了理论依据。     

纳米Fe2O3对温压炸药中铝粉爆炸特性的影响

为提高温压炸药配方的威力,根据铝热反应的基本原理,在温压炸药固相组分中添加纳米Fe₂O₃,探究通过诱导铝热反应的方式来提高炸药威力的新途径。利用20 L柱形爆炸容器在10 kJ点火能量下研究了不同质量比的微米或纳米铝粉与纳米Fe₂O₃组成的混合体系的爆炸特性。研究发现,随着纳米Fe₂O₃含量的增大,Al/Fe₂O₃混合体系的最大爆炸压力和升压速率呈现先增大、后减小的趋势。当纳米Fe₂O₃质量分数为5.4%时,混合体系的最大爆炸压力最大。随后,在此配比下开展了混合体系粉尘浓度对爆炸特性的影响规律研究。结果表明,随着粉尘浓度的增加,最大爆炸压力先增加、后降低,在质量浓度为400 g/m³时达到峰值。结合理论分析认为,纳米Fe₂O₃的加入能够改善温压炸药固相体系的反应活性,且对铝粉的爆炸剧烈程度有促进和抑制的双面作用。     

镁熔体保护用气体发生器的燃烧数值模拟及优化

将炭粉与空气按比例预混后在栽流气体发生器中燃烧生成N2+CO2混合气体是经济制备镁熔体气体保护用栽流气体的一种新方法.对发生器中连续进行的空气-炭粉两相流燃烧进行了数值仿真分析,并采用正交方法对反应器直径、反应器高度、炭粉粒度和空气过剩系数这4个主要参数进行了优化,结果表明,当炭粉粒度为100～250μm、反应器高度为1000mm、反应器直径为200mm、空气过剩系数为1.05时,燃烧反应程度最理想.     

浓差电池法用于铝液脱测氢的研究

利用固相反应法制备了纯度较高、粒度较小的CaZr_0.9In_0.1O_3-α质子导体管, 将其作为电解质组装成浓差电池型氢泵和氢传感器, 并对760℃铝液进行了脱氢过程和氢含量的测定, 研究了氢传感器的探头组装方式、参比气体流量和压力等对电动势曲线和阻抗谱的影响, 以及氢泵在改善物理条件下的脱氢效果。结果表明: 倒置式探头的电动势曲线变化较平滑, 约经13 min达到较稳定状态, 其传感性能优于正置式探头; 参比气体的流量或压力增加时, 电动势也将随之迅速增大, 其原因与电动势受Nernst方程控制有关, 反之则减小。同时, 参比气体流量的增加, 会延长电动势达到平衡所需的时间, 并使电极/电解质界面的电荷转移电阻降低。因此, 为了获得快速、准确的测氢结果, 组装传感器时探头应倒置, 并根据气体管路特点, 确定合适的参比气体流量并对其进行精确控制。此外, 实验证明了浓差电池型氢泵在铝液脱氢方面具有可行性和实用价值, 有深入研究的必要。     

模型旋流燃烧室气体燃料火焰不稳定特性分析

燃机在贫燃工况下易出现燃烧不稳定,分析和预测不稳定燃烧特性对保证燃烧室正常工作具有重要意义。通过数值仿真得到燃烧室的火焰描述函数(flame describing function,FDF),并结合低阶热声网络模型预测了燃烧室的热声不稳定特性。首先,通过模型旋流燃烧室自激振荡实验,得到振荡燃烧发生时的工况和主频;其次,利用大涡模拟(large eddy simulation,LES),得到火焰燃烧热释放率对不同入口扰动的响应特征,通过拟合得到FDF;最后,建立了燃烧室低阶热声网络模型,并分析了燃烧室不稳定特性。结果表明：模型预测的振荡特性与实验数据相符,说明该模型能够从机理上预测燃烧不稳定特性。     

海洋大气中SO2含量对16Mn钢腐蚀断裂及渗氢行为的影响

氢还原对钢材在大气腐蚀中的作用不可忽视,过去对其研究较少。采用电化学渗氢试验及慢应变速率拉伸方法研究了模拟海洋大气环境中SO2浓度对16Mn钢应力腐蚀断裂及氢渗透行为的影响。结果表明,随着SO2浓度的增大,试样断裂延伸率减小,断裂特征由塑性断裂逐渐转变为脆性断裂;随着SO2浓度的增大,氢渗透电流增大,SO2对氢渗透电流具有双重促进作用,第一个峰值的出现主要与SO2的酸性有关,第二个峰值的出现主要是由于酸的再生循环所致。