障碍物对油气-空气混合气体泄压爆炸火焰传播特性影响

为了研究障碍物对油气泄压爆炸火焰传播特性的影响规律,进行了不同数量障碍物工况下的对比实验,并利用纹影仪和高速摄影仪记录了火焰传播过程,针对障碍物对火焰形态、火焰锋面位置及火焰传播速度的影响规律进行了研究,结果表明:圆柱体障碍物会导致油气泄压爆炸火焰形态产生褶皱和弯曲变形,诱导层流火焰向湍流火焰转变,加速火焰的传播,对油气泄压爆炸火焰的初始传播形态有显著影响;随着障碍物数量的增多,火焰锋面传播距离点火端的最大距离增大,但到达最远距离的时间减少;障碍物能够增强火焰的传播速度,尤其对障碍物下游火焰影响最为显著,随着障碍物数量的增多,火焰传播的最大速度也随之增大,但达到最大火焰传播速度的时间却随之减少;障碍物的存在增大了油气泄压爆炸过程外部爆炸压力,并且随着障碍物数量的增多,外部爆炸压力峰值增长幅度增大。     

高热壁油气热爆燃实验研究

设计了高热壁油气热爆燃实验系统,对地下受限空间油气混合物在高热壁条件下的热爆燃现象进行研究,获得了油气热爆燃过程中测点的温度和各成分体积分数变化历程,以及热起燃过程的时序照片.根据实验结果,讨论了油气混合物热爆燃的着火方式、着火条件及着火延滞期规律.结果表明,高热壁条件下,密闭坑道内的油气混合物的着火温度高于自燃点近80 K.高热壁周围极大的温度梯度是着火温度远高于自燃点的原因之一.热壁条件下油气混合物引燃过程分为缓慢氧化阶段、快速氧化段和着火段3个阶段.热壁着火的延迟期在实验条件下相当长,着火方式以热壁表面油气点燃为起点.     

燃油惰气发生器燃烧室气雾两相流场数值模拟

以新型燃油惰气发生器燃烧室为研究对象,对气相采用重整化群(renormalization group,RNG)κ-ε双方程模型,对颗粒相采用随机颗粒轨道模型,考虑气雾两相间的耦合作用,采用二阶迎风差分和SIMPLE算法,数值模拟燃烧室内的气雾两相三维流场,得到了燃烧室内空气一油雾两相流动动力学特性,比较分析了数值模拟结果与实验数据.研究结果表明,在旋流射流、壁面圆孔射流及燃烧室特殊几何结构的共同作用下,燃烧室内充满旋流,同时存在多个回流区,油气掺混剧烈而充分,有助于燃料点火、稳定火焰和提高燃烧效率.本文结果有助于燃油惰气发生器燃烧室燃烧性能的分析及结构与工艺参数的优化.     

封闭管道油气爆炸超压及火焰传播特性

对油气在封闭管道内的爆炸特性进行研究，发现爆炸超压发展过程可以分为3个阶段:第1次超压上升阶段、第2次超压上升阶段和超压下降阶段。初始油气浓度对爆炸初始阶段的发展有很大影响，油气浓度为1.73%时发展最激烈；当初始油气浓度较高时，在最大超压峰值附近，会产生压力振荡现象；初始油气浓度对Tulip火焰的形成及发展有较大影响，各种浓度油气的爆炸，都有形成Tulip火焰的趋势；当油气浓度适中时，Tulip火焰会一直传播到管道末端，当油气浓度较高或较低时，火焰锋面会经由鲨鱼嘴形状火焰转变为刀尖形火焰，当初始油气浓度为1.73%时，最容易发展形成Tuilp火焰。     

基于突变理论的国内外火灾科学研究进展和展望

简要归纳了突变模型的特征和突变理论的应用方式,重点综述了突变理论在火灾科学中的应用情况,概括了突变理论在火灾科学中三个应用特点。针对具体油气爆炸实验数据,利用随机突变理论,对油气爆炸的突变模式进行了初步研究,说明了建立统计突变模型的可行性。最后指出了突变理论应用于火灾科学的未来研究方向。     

不同形状受限空间内油气爆燃特性的实验研究

基于实验对4个不同形状的20L容器内的油气爆燃过程进行了研究,探讨了不同形状受限空间内爆炸压力荷载的变化和火焰行为的区别。结果表明:管道（短管和长管）的压力时序曲线较容积式受限空间（球形容器和立方体容器）的压力时序曲线更复杂,并且出现压力振荡;随着初始浓度的增加,超压值和平均升压速率均先增大后减小,在浓度为1.74%时达到最大值,此时,超压从大到小依次为:长管>短管>立方体>球形容器,平均升压速率从大到小依次为:短管>立方体>长管>球形容器;在爆燃初期,立方体中火焰行为为半球状层流火焰→扁平层流火焰,火焰速度先增大后减小,最大速度为12.5 m/s,长管中火焰行为为半球状层流火焰→拉伸指状火焰,火焰速度一直增大,最大速度为40 m/s。     

基于激波管的油气爆炸实验和数据分析

通过对封闭激波管的油气爆炸实验,发现了爆炸时存在"呼吸"现象和震荡现象。通过对爆炸时的压力时间序列分析,除了得到了不同位置压力数量变化特征外,还得到了"呼吸"现象与油气的CH浓度和生成的二氧化碳浓度有关;在不同的CH浓度下,存在三种典型的压力变化曲线;震荡现象与CH浓度有关,没有固定的震荡周期,而且在不同压力变化阶段存在不同的震荡情况等结论。     

多分支管道油气爆炸特性大涡模拟

为了研究油库常见的分支结构空间内发生油气爆炸时火焰和压力的传播特性,建立了基于WALE湍流模型及Zimont预混火焰模型的油气爆炸模型;模拟了6种不同分支管道结构空间内汽油/空气混合物爆炸发生发展过程;研究了分支管道数量及相对设置位置对爆炸超压的影响规律,以及分支管道对火焰传播形态和速度的影响规律;模拟结果与前人相关实验规律进行对比。研究结果表明:分支管道对汽油/空气混合气预混爆炸具有明显的强化激励作用;火焰锋面传播经过分支管道时,经历规则—褶皱—规则的变化过程;主管道内火焰传播速度,在分支管道对流场的突扩作用和湍流作用的共同影响下呈震荡变化的规律。     

地下复杂组合受限空间火灾分区现象与初期模式实验研究

主要介绍地下狭长与组合受限空间油料介质火灾分区现象、初期火灾主要模式模拟实验研究结果与讨论;地下组合受限空间火灾呈现出特殊的分区现象。一般可分为燃烧区、新鲜空气补充区、烟气流区、过渡区和火焰后面的“惰化区”五区。有上下两层的地下复杂组合受限空间可分为燃烧区、烟气流区、新鲜空气补充区和“惰化区”4区。地下受限空间(包括组合受限空间、容积式受限空间和狭长受限空间)密闭条件下火灾初期模式主要有：爆炸、爆炸减弱、爆炸增强、燃烧、爆燃向爆轰发展。地下复杂组合受限空间下部与下部狭长受限空间分别全开口条件下着火后火灾主要模式为爆炸、燃烧、爆炸后持续燃烧、爆炸后短时燃烧、爆炸后发展为出口外爆炸;爆炸又可分为爆炸强度逐步加强、爆炸由爆燃发展为爆轰、爆炸强度逐步减弱。     

狭长空间内细水雾射流的数值仿真

综合可压缩流场控制方程、κ-ε湍流模型、粒子动力学模型及简化的雾滴-壁面碰撞模型,建立了狭长空间内细水雾射流的数值仿真模型。基于该模型,采用Fluent流体动力学仿真软件对4种不同粒度的细水雾射流进行了数值仿真。结果表明:粒度较大的细水雾在入射初期速度较快,且保持雾化角的能力更强;细水雾在到达壁面后形成的雾化区形态上保持准稳定,呈现出特征鲜明的雾化主流区、横流区、回流区与涡流区,整个雾化区范围向两侧匀速延伸,粒度越小的雾化区延伸速度越快;狭长空间内垂直于射流方向的气流与细水雾射流产生相互影响,气流在远离喷口的雾化区迎风处速度降低,在靠近喷口的背风处形成涡流,雾化区形态沿气流流向发生扭曲。