受限空间内爆燃波瞬态流速与超压的耦合关系

燃烧科学与技术JournalofCombustionScienceandTechnology受限空间内爆燃波瞬态流速与超压的耦合关系朱传杰,林柏泉,江丙友,刘谦(中国矿业大学安全匚程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室,徐州221116)摘要:为了奠定不同强度爆炸波扬尘能力的评估基础,采用数值模拟的方法研究了开口型和闭口型系统内爆炸波前瞬态流速与爆炸超压的定髭耦合关系.研究结果表明,煤矿开口型系统的爆炸波和波前流速从波形上分为3个阶段,瞬态流速和爆炸超压的关系可以用两个拟合度非常好的线性函数表达,在初始阶段呈线性反比关系.随着爆炸进一步发展.爆炸超压与流速都呈增大趋势,两者呈线性正比关系.闭口型系统内的爆炸波形呈明显的振荡特征.对于爆燃波,振荡波有两道,即前驱冲击波的振荡和热压缩波的振荡.由于爆炸波的振荡叠加,使其超压和流速较开口型系统内的高•爆炸流速的预测,可以采用首次峰值和超压的关系进行预测.关键词:瓦斯爆炸;爆燃;流速;超压中图分类号:TD712.7文献标志码:A文章编号:1006-8740(2012)04-0326-05CoupledRelationshipBetweenGasVelocityandPeakOverpressureofDeflagrationWaveinConfinedSpaceZHUChuan-jie,LINBai-quan,JIANGBing-you,LIUQian(StateKeyLaboratoryofCoalResourcesandSafeMining,SchoolofSafetyEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116,China)Abstract:Inordertoestablishthebasisforevaluatingthedustliftingabilityofshockwave,thesimulationontherelationshipbetweengasvelocityandpeakoverpressureofadeflagrationwavehasbeencarriedoutfbrbothanopenendpipeandaclosedendpipe.Itwasfoundthatblastwaveandgasvelocityevolutionwereseparatelydividedintothreestages.Therelationshipbetweenpeakgasvelocityandpeakoverpressurefollowedasimilarlinearfunction.Peakgasvelocitywaslinearlyandinverselyproportionaltopeakoverpressureattheinitialstage.Theywerelinearlyproportionaltoeachotheratthefinalstage.Shockwaveoscillationinconfinedtunnelswasobviouslyobserved.Thereweretwodifferentreflectionwavesfbrdeflagration.Oneisthereflectionwaveoffrontshockwave,andtheotheriscompressionwave.Theoscillationofblastwavecanleadtohigherpeakoverpressure.Theoscillationpectrogramplotofreflectionwaveanditsrelationshipwitharrivaltimewerepresentedinthepaperfbrthefirsttime.Keywords:gasexplosion;deflagration;velocity;overpressure煤矿死斯爆炸诱发的沉积粉尘爆炸事故是矿井的主要灾害之一,K期以来国内外广大学者对这种现象的发生、发展规律进行了大量研究,其中爆炸扬尘机理是当前研究的主要焦点.Gerrard1'1最先认为粉尘扬起的主要原因在于爆炸冲击波在巷道(或管道)底部的反射,造成颗粒从粉尘层的入流和出流.但从Fletcher121之后,普遍认为粉尘的扬起主要靠冲击波前的高速气流起作用,而不是靠贯穿沉积粉尘层的压力波的作用.因此,获得爆炸冲击波的波前流场特征,对准确评估爆炸扬尘能力具有重:要意义.由于当收稿日期:2011-11-27.基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2O11CB2O12O5);中国矿业大学科研人才基金资助项目(2OHRCO7);育年教师启航计划资助项团中央高校基本科研业务费专项资金资助项H(2012QNB01).作者简介:朱传杰(1982-),男,四土,讲师.通讯作者:朱传杰,anq021@126.com.Vol.18No.4Aug.2012前实验技术受限等原因,很难测到波前流速的数值,而爆炸波的超压是相对容易在实验室测得的参数,如果能建立爆炸波前瞬态流速与超压的定址耦合关系,对认识不同爆炸强度的扬尘能力具有重要意义.爆炸波前瞬态流速是爆炸参数的一个重要方面,特别对扬尘来讲,是一个非常重要的基础参数.但实际上真正用实验方法获得波前流速的分布特征很难.目前所能得到最多的是用纹影或阴影法拍到的流场图片⑶.但这种方法归根结底是一种定性方法,只能配合定鼠测试方法来定性描述爆炸火焰或冲击波的传播特征网.出于上述原因,国内外很少有学者单独对爆炸的波前流速进行单独研究,因此,基本...

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