复杂工况下可燃气体爆炸特性研究现状及展望

从实验研究、数值模拟方面分别介绍了近年来国内、国外学者在复杂工况下可燃性气体爆炸特性方面的研究现状及成果。根据目前实际生产中遇到的问题及现阶段研究工作存在的不足,对今后可燃气体爆炸特性研究进行展望。     

基于孔板和文丘里管复合结构空化器的空化效果数值模拟

基于计算软件Fluent,选用在低压区引入空化模型中的混合多相流模型,针对孔板和文丘里管复合空化发生器中孔板在文丘里管喉部前部、中间、后部3种结构对水力空化效果的影响进行了数值模拟计算,获得了汽含率、湍动能以及流线速度矢量分布图等数据。结果表明:文丘里管喉部夹载孔板后空化效果显著提高,而且在文丘里管后部流域中发生了二次空化;空化现象大部分发生在孔板小孔和文丘里管后部,且最高汽含率区域发生在孔板末端区域;多孔孔板置于文丘里管喉部后部时空化效果更加明显。     

爆炸冲击对环境的破坏研究

重点研究了炸药爆炸时释放的能量对周围环境的影响。从工程实际出发,利用程序,建立了炸药在钢板上爆炸的数学模型,计算了在爆炸不同时刻对环境的有效压力波,分析了爆炸发生时在空气中应力波传播与能量耗散过程、分析了离装药位置不同的单元所受压力的变化情况。     

水下爆破冲击波危害及安全控制措施的模拟分析

水下爆破工程已广泛应用于经济建设的许多领域,但由于水下爆破的特殊性和复杂性,使得人们对水下爆破的危害及控制难以预测.本文采用数值模拟的方法分析了水下爆破冲击波危害及安全控制措施,为水下爆破作业中的安全控制提供了有效的方法.     

超声空化及絮体破碎过程的模拟与试验分析

为探究利于空化效应的超声条件及超声波破碎絮体机理,基于Matlab平台建立空化气泡模型及2种简化的有限扩散聚集(DLA)絮体破碎模型,进行计算机仿真,并通过试验分析得到实际絮体破碎模式.结果表明:随着超声频率的增加,空化效应减弱;声能密度的增加导致空化气泡振幅增大,声能密度为7W/mL时气泡振幅可达初始半径的200倍,空化效果较好.低声能密(0.03~3W/mL)和低超声频率(25~40kHz)处理絮体时,剥蚀作用为主导作用,超声后絮体粒径减小,分形维数增大;声能密度超过3W/mL或频率大于40kHz,大规模破碎占主导作用,实际絮体粒径减幅小且结构散.40kHz的超声频率更利于絮体的破碎,作用10min后,絮体粒径减幅达9.8%,分形维数为1.394,结构更加密实.     

巷道拐弯对瓦斯爆炸影响的数值模拟研究

基于一些基本假设,运用流体动力学软件FLUENT对均匀充满9.5%瓦斯气体浓度的不同拐角二维方形巷道进行了数值模拟研究,并对不同拐弯巷道内瓦斯爆炸过程中的火焰传播速度、压力和温度进行了对比分析。结果表明:拐弯巷道内冲击波的速度、压力和温度等参数在传播过程中会逐渐增加;在巷道拐弯处会产生复杂的流场,并在局部区域内对冲击波有激励作用。该研究结果揭示了瓦斯在拐弯巷道内爆炸传播的本质,从而可为制定防爆抑爆措施提供理论依据。     

汽车油罐车爆炸燃烧特性的数值模拟分析

汽车油罐车爆炸燃烧是一种发生在受限空间内的燃烧情形,研究汽车油罐车爆炸燃烧过程中湍流速度场和温度场的分布和发展对爆炸冲击波形成与传播的作用规律,对于加强汽车油罐车安全设计和防灾减灾具有积极作用。为探究汽车油罐车在爆炸燃烧时油罐内部的火焰变化情况,建立了汽车油罐车爆炸燃烧模型,通过数值模拟分析得到油罐爆炸燃烧时的温度场和燃气速度场分布情况,以此研究油罐内部爆炸燃烧的发展过程。模拟结果与已有文献试验数据存在较好的吻合性,对汽车油罐车油气爆炸燃烧特性规律的进一步研究及汽车用油罐防爆抑爆设计优化具有参考意义。     

波流耦合作用下的海底管道溢油水下运动扩散规律研究

海流和海浪是水下溢油扩散的主要动力。基于数值模拟方法构建二维水槽模型分析了纯流、纯浪和波流耦合作用下原油从水底漂移扩散至水面的过程。结果表明波流耦合作用时溢油扩散具有纯流和纯浪影响下油粒子的运动特征,油粒子随水质点振荡的同时朝水流方向扩散。油粒子受水体的摩擦及掺混作用随其升高而变强,在油粒子上升到倾斜变化转折点时,溢油轨迹开始朝水流方向倾斜。另外,溢油量越大,引起的卷吸效应越显著,油粒子在横向和竖向上的扩散程度加剧。研究结果可为溢油事故应急处理提供参考依据。     

水下溢油事故污染物输移扩散的数值模拟研究

通过对水下溢油事故特点以及污染物输移过程的分析,建立基于拉格朗日积分方法的三维水下溢油模型.数值计算了污染物在密度均匀、密度分层以及流速分层等水下环境中的扩散和输移行为,模拟结果与实验数据的吻合证明了该模型的准确性和有效性.通过渤海海底输油管道溢油事故的模拟算例研究,结果表明该模型可为水下溢油事故的风险评估、应急响应等...     

基于属性细分的舰船中远场水下爆炸预报/评价体系初步设计与实现

目的 针对自主研制的算法和模型进行软件化、标准化、自主化,解决“因人因事”的差异。在此基础上,基于属性细分原则,形成应用体系和流程。方法 选取中远场水下爆炸预报与评价流程设计为目标,按照知识封装,属性细分的原则,首先针对每一个细分属性,采用由“程序到软件”的思路,集成专家知识,开展封装设计、系统测试和验证,形成细分属性APP,然后开展各APP间数据交换和需求流程化设计,最终形成中远场水下爆炸设计流程。结果 针对中远场水下爆炸APP开展体系梳理和细分APP开发,形成了中远场水下爆炸APP集,并基于数值船海AppStudio平台,构建了中远场水下爆炸性能预报流程。结论 基于属性细分的舰船中远场水下爆炸预报/评价体系初步设计与实现,为我国后续舰船抗爆抗冲击体系化开发提出了一个新的思路,也为总体所开展抗爆抗冲击设计提供了APP集和流程化评估方案。     

水力空化的最佳条件研究

采用了不同几何尺寸的孔板作为水力空化发生器,研究了流量、进口压力、孔内流速、孔板的孔径与厚度之比及孔板过流总面积与管道横截面积的比值对空化数的影响,得出进口压力控制在20mH2O,孔内流速控制在14.5m/s,δ/d为1.8s,为0.06,空化效果较好.     

水下火炮燃气后效流场特性研究

目的 研究水下火炮发射过程中炮口燃气后效及其对高速射弹超空化流场的影响。方法 基于CFD软件FLUENT,运用UDF和动网格技术,考虑空化效应,建立水下火炮发射炮口燃气后效多相流数值计算模型。针对1 m水深条件下水下火炮发射炮口后效期运动过程进行数值模拟,获得了炮口气泡发展特性、压力脉动规律,分析炮口气泡对高速射弹空泡发展的影响。结果 炮口气泡经历了膨胀、收缩、拉断等发展历程,在发展初期能够加速射弹运动。射流中心处的压力特性最为复杂,随着远离射流中心,脉动幅值减小。高速射弹入水初期迅速形成超空泡,随后燃气泡与空泡发展融合,高压燃气进入形成的气\汽混合空腔,抑制了空化的发展,运动5倍弹长后,形成闭合空泡。对比火炮水下发射实验验证了仿真模型的准确性,空泡结果与实验一致性较好。结论 水下发射炮口流场复杂,影响高速射弹空泡的发展,同时还会使得火炮平台承受高载荷冲击的威胁,需要采取炮口降载措施。     

内爆炸载荷作用下爆炸容器振动响应试验研究

为研究具有密闭结构的装备、建筑物或地下工事在内爆炸载荷作用下的冲击振动响应,通过某一尺寸爆炸容器的冲击振动环境试验构建内爆炸振源模型和密闭结构响应模型,比较测量了几个典型位置在不同强度载荷下的振动情况并进行频谱分析,提出了基于振动主频的判断结构损伤和防止共振响应的方法,并对试验数据进行数值拟合,弄清振动参数在结构上的衰...     

水下导弹发射装置结构材料应用研究

介绍了英国朴次茅斯大学对水下导弹发射装置的外形设计与材料应用研究。通过对材料的具体分析,结果表明,该水下发射装置较之目前正在采用的常规水面导弹发射装置更不易为敌方所侦测,即使通过声纳装置也难以侦测到。     

分子模拟方法在爆炸反应机理方面的应用进展

针对爆炸过程反应机理异常复杂,实验检测手段对其认识匮乏的现状,综述了量子化学、反应分子动力学等分子模拟方法的特点及研究进展,分析了分子模拟技术在燃爆机理研究中的应用进展,包括量子化学方法对于燃料热解/燃烧、瓦斯等可燃体系爆炸过程的微观基元反应步骤、反应能垒及热力学参数的计算,以及反应分子动力学(ReaxFF MD)在含能材料、可燃混合气等复杂爆炸体系获取可能的反应路径及中间自由基变化的应用。对分子模拟方法在爆炸领域研究的应用提出了建议及展望,指出ReaxFF MD和密度泛函理论(DFT)相结合是一种研究复杂爆炸体系微观反应机理极具潜力的方法,借助先进的分析检测手段对模拟方法的验证及修正,能获取更准确、全面的微观反应动力学模型。     

低空急流理论及其对空气污染物传输影响研究进展

针对低空急流(Low-Level Jet,LLJ)这种与空气污染等现象密切相关的天气现象,综述了低空急流的定义、日变化特征、季节性变化特征,以及包括惯性振荡理论、地形的热力和动力作用、天气系统强迫等低空急流的形成和发展机制,总结国内外开展的低空急流数值模拟及其在大气污染源排放污染物的输送、扩散中的影响等研究成果,提出了下一步应开展低空急流的选取标准及其与空气污染学科的交叉研究,并开展适宜本地区低空急流数值模拟的参数化方案和小尺度研究等建议。     

基于模糊理论的炸药粉尘爆炸危险性研究

弹药处废安全是销毁工作正常进行的前提,其中炸药粉尘有着严重的安全隐患.将模糊理论应用于处废条件下炸药粉尘爆炸危险性的评价,通过分析影响安全的因素,对系统进行分类评估,建立起综合评价指标体系,有助于报废弹药处废的安全、可靠.