巷道内苯蒸气云爆炸的特性研究.doc

巷道内苯蒸气云爆炸的特性研究

摘要

　　本课题利用计算流体动力学软件AutoReaGas定量研究障碍物、障碍物阻塞比对模拟巷道内苯蒸气云爆炸超压、温度、燃速的影响，进而通过对这几组数据的分析了解苯蒸气云爆炸的危险特性。研究结果表明：当有障碍物存在时，爆炸超压、火焰传播速度的峰值都会显著增加，且峰值超压随着障碍物阻塞比的增加而增加。另外在泄压口处，其各项数值都达到最大，其危险性也最高。并依据研究结果，联系实际情况制定有效的防范措施，为可燃气体爆炸的研究提供进一步的思路。

   关键词：苯；蒸气云爆炸；超压；温度；燃速；数值模拟；障碍物

abstract

Using computational fluid dynamics software AutoReaGas quantitative study of obstacles，obstacles blocking the simulated roadway benzene vapor cloud explosion overpressure，temperature，burning rate of impact.By these groups of data analysis to understand the hazardous properties of benzene vapor cloud explosion. The results show that：when obstacles exist，explosion overpressure，the peak flame propagation speed will be significantly increased，and peak overpressure increases with the obstacles blocking ratio increases. In addition，at the pressure relief openings, its value reaches the maximum，the risk of the highest. Based on the results，contact the actual situation to develop effective preventive measures，provide further ideas for the study of combustible gas explosion.

Keywords：benzene；Steam cloud explosion；Overpressure；Temperature；Burning rate；Numerical simulation；obstacles

目   录

1 引言 …………………………………………………………………………… 1

1.1  国内外实验研究进展 ……………………………………………………… 1

1.2  理论研究概况 ……………………………………………………………… 2

1.3  本课题研究目标及内容 …………………………………………………… 2

1.4  研究方法 …………………………………………………………………… 3

1.4.1  经验与理论研究 ………………………………………………………… 3

1.4.2  研究方法的选择及依据 ………………………………………………… 4

1.5  苯及苯蒸气云的主要物理特性 …………………………………………… 5

1.5.1  贮存方法和应急措施 …………………………………………………… 6

2  爆炸的类型、评测手段及影响因素 ………………………………………… 7

2.1  爆炸的基本形式及特点 …………………………………………………… 7

2.1.1  理想爆源 ………………………………………………………………… 7

2.1.2  非理想爆源 ……………………………………………………………… 8

2.1.3  可燃气云燃烧的基本形式及特点 ……………………………………… 9

2.2  爆燃波破坏效应的评测手段 ……………………………………………… 13

2.2.1  超压准则 ………………………………………………………………… 13

2.2.2  冲量准则 ………………………………………………………………… 14

2.2.3  超压－冲量准则 ………………………………………………………… 15

2.3  影响苯蒸气云爆炸强度的主要因素 ……………………………………… 15

3  苯蒸气云爆炸的数值模拟研究 …………………………………………… 17

3.1  计算流体动力学软件 ……………………………………………………… 17

3.1.1  模型概述及初始条件设定 ……………………………………………… 19

3.2  苯蒸气云爆炸的物理模型和参数曲线…………………………………… 20

3.2.1  无障碍物、一端开口模型 ………………………………………………… 20

3.2.2  有障碍物（VBR=0.075）、一端开口模型 ………………………………… 20

3.2.3  有障碍物（VBR=0.3375）、一端开口模型 ……………………………… 21

3.2.4  开敞空间无障碍物模型 ………………………………………………… 22

3.3  数值模拟结果及分析 ……………………………………………………… 23

3.3.1  数值模拟结果 …………………………………………………………… 23

3.3.2  障碍物对爆燃超压的影响 ……………………………………………… 25

3.3.3  障碍物对爆燃温度的影响 ……………………………………………… 26

3.3.4  障碍物对爆燃速度的影响 ……………………………………………… 27

3.3.5  结论 ……………………………………………………………………… 28

4  苯蒸气云爆炸的伤害风险分析 ……………………………………………… 29

4.1  巷道内苯蒸气云爆炸的可能伤害 ………………………………………… 29

4.2  预防措施 …………………………………………………………………… 29

5  总结 …………………………………………………………………………… 31

5.1  数值模拟过程中的发现和收获 …………………………………………… 31

5.2  本课题未来研究方向 ……………………………………………………… 31

参考文献 ………………………………………………………………………… 33

致谢 ……………………………………………………………………………… 35