管道內(nèi)氫氧氮混合物爆轟傳播特性的數(shù)值研究.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，可燃氣體的爆炸事故頻繁發(fā)生，造成大量的人員傷亡和嚴重的財產(chǎn)損失，可燃性氣體爆炸災(zāi)害己逐漸成為安全工程領(lǐng)域關(guān)注的重點。對于管道內(nèi)可燃氣體爆炸，爆燃過程的危害很大，而爆轟過程的破壞性則更大，往往會導致事故災(zāi)害的程度和范圍的擴大，造成大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，對管道內(nèi)預(yù)混可燃氣體的爆轟現(xiàn)象進行研究具有重要的實際意義。
　　 為了對高溫火團點火誘導的H2-O2-N2預(yù)混氣體的爆轟形成過程及其爆轟過程中流場的變化

2、進行較為系統(tǒng)的研究，本文采取理論分析和數(shù)值計算相結(jié)合的方法，從三個基本守恒方程出發(fā)，從理論上推導出氣體爆轟的C-J模型，及爆轟參數(shù)理論計算的相關(guān)公式，并對這些參數(shù)的變化規(guī)律和趨勢進行論述；基于改進的全耦合TVD格式和簡化的基元化學反應(yīng)模型，建立可燃預(yù)混氣體爆轟波傳播過程的二維模型；通過編制相應(yīng)的CFD程序，對H2-O2-N2預(yù)混氣爆轟波的形成過程和傳播特性進行數(shù)值模擬，使用不同的計算初始條件來考察模型的計算模擬能力；將計算結(jié)果與相同條件

3、下C-J爆轟理論模型的計算結(jié)果進行比較從而使研究結(jié)果更可靠。
　　 主要研究成果如下：
　　 ①以帶化學反應(yīng)的守恒性Euler方程組為氣相基本方程模型，考慮了簡化基元化學反應(yīng)以及激波問題，建立了H2-O2-N2預(yù)混可燃氣體爆轟過程的理論模型。采用二階精度的全耦合TVD格式求解氣相方程，并以二維問題為例，對Riemann不變量表達式進行了重新推導，從而給出了求解帶基元化學反應(yīng)的多組分對流方程的TVD格式。同時，采用時間分裂

4、格式較好地處理了由于氣相流動特征時間和化學反應(yīng)特征時間差值較大引起的剛性問題。
　　 ②在-定的溫度條件下，高溫火團點火誘導H2-O2-N2預(yù)混氣體，在點火初期燃燒加速形成的爆轟波相對于管道壁面形成-定的角度，從而發(fā)生反射，形成反射波，在爆轟波的傳播過程中，反射波結(jié)構(gòu)也不斷的向波后傳播，因而整個流場具有明顯的二維特征。且在形成穩(wěn)定的爆轟傳播過程之前首先出現(xiàn)了超壓爆轟，最終形成穩(wěn)定的爆轟傳播過程。
　　 ③不同計算初始參數(shù)