低温环境下甲烷爆炸流场特性模拟

李润之 司荣军

李润之, 司荣军. 低温环境下甲烷爆炸流场特性模拟[J]. 爆炸与冲击, 2015, 35(6): 901-906. doi: 10.11883/1001-1455(2015)06-0901-06
引用本文: 李润之, 司荣军. 低温环境下甲烷爆炸流场特性模拟[J]. 爆炸与冲击, 2015, 35(6): 901-906. doi: 10.11883/1001-1455(2015)06-0901-06
Li Run-zhi, Si Rong-jun. Simulation study of flow field characteristics of gas explosion in low temperature environment[J]. Explosion And Shock Waves, 2015, 35(6): 901-906. doi: 10.11883/1001-1455(2015)06-0901-06
Citation: Li Run-zhi, Si Rong-jun. Simulation study of flow field characteristics of gas explosion in low temperature environment[J]. Explosion And Shock Waves, 2015, 35(6): 901-906. doi: 10.11883/1001-1455(2015)06-0901-06

低温环境下甲烷爆炸流场特性模拟

doi: 10.11883/1001-1455(2015)06-0901-06
基金项目: 国家自然科学基金项目(51274238,51374235);中国博士后科学基金项目(2013M531940)
详细信息
    作者简介:

    李润之(1981—), 男, 博士, 副研究员, runzhi_li@126.com

  • 中图分类号: O389

Simulation study of flow field characteristics of gas explosion in low temperature environment

  • 摘要: 在低浓度煤层气含氧液化工艺过程中,甲烷浓度会处于爆炸极限范围内,存在爆炸危险。采用流场模拟平台,对密闭容器内低温环境条件下的甲烷爆炸过程进行了数值模拟。通过研究得出:在反应体系体积及初始环境压力不变的情况下,环境温度越低,最大爆炸压力越大,到达最大爆炸压力所需时间越长;爆炸流场以化学反应区为阵面分别建立正负流动区,并不断向壁面推进,火焰传播过程受化学反应区正反馈机制的影响,在密闭容器内出现点火、加速传播、衰减传播和猝灭4个阶段;随着环境温度的降低,火焰传播速度明显降低,火焰持续时间延长。该结论可为认清低温条件下的甲烷爆炸机理及预防低浓度煤层气含氧液化工艺爆炸事故提供依据。
  • 图  1  组分随温度变化情况

    Figure  1.  Changes of component with temperature

    图  2  物理模型和计算网格

    Figure  2.  Physical model and computing grid

    图  3  不同温度条件下的爆炸压力曲线

    Figure  3.  Explosion pressure-time curves at different temperatures

    图  4  低温情况甲烷爆炸过程场量分布情况

    Figure  4.  Flow field distribution of methane explosion in low temperature environment

    图  5  火焰传播速度

    Figure  5.  Flame propagation velocities

    表  1  不同温度条件下的最大爆炸压力

    Table  1.   Maximum explosion pressure at different temperature

    φ(CH4)/%p0/MPaT0/Kpmax/MPa备注
    10.10.1012980.802实验值
    10.10.1012980.800模拟值
    10.10.1012730.880模拟值
    10.10.1012480.970模拟值
    10.10.1012231.060模拟值
    10.10.1011981.200模拟值
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-10
  • 修回日期:  2014-12-12
  • 刊出日期:  2015-12-10

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