大尺度条件下甲烷—空气和煤尘—空气混合及爆炸特性研究
大尺度条件下甲烷—空气和煤尘—空气混合及爆炸特性研究【摘要】:甲烷爆炸或甲烷-煤尘爆炸是煤矿井下爆炸事故的主要形式,受到社会的广泛关注。甲烷-空气混合物、煤粉-空气混合物的混合过程
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TD712.7
【目录】:
- 摘要5-6
- Abstract6-11
- 插图和附表11-14
- 第1章 绪论14-26
- 1.1 本文选题背景和意义14-15
- 1.2 国内外研究进展15-24
- 1.2.1 二元或多元气体混合的研究综述15-18
- 1.2.2 甲烷-空气混合物爆炸的研究综述18-20
- 1.2.3 爆炸波驱动固体颗粒抛撒的研究综述20-22
- 1.2.4 甲烷-空气、甲烷-煤粉-空气混合物爆炸的数值模拟研究综述22-24
- 1.3 本文的主要研究内容24-26
- 第2章 大尺寸密闭容器条件下甲烷与空气的混合过程研究26-56
- 2.1 引言26
- 2.2 气体混合实验系统建立26-34
- 2.2.1 10m3爆炸罐系统27-28
- 2.2.2 进气混合系统28-29
- 2.2.3 采样与浓度检测29-32
- 2.2.4 实验流程32-34
- 2.2.5 适用于大尺寸密闭空间内气体混合标准34
- 2.3 大尺寸密闭空间内甲烷和空气混合的实验结果与分析34-54
- 2.3.1 不同开孔孔径条件下甲烷-空气混合过程研究35-40
- 2.3.2 不同开孔间距条件下气体混合过程研究40-43
- 2.3.3 不同初始真空度下气体混合过程实验研究43-48
- 2.3.4 不同进气速率下气体混合过程的实验研究48-52
- 2.3.5 气体混合效果的重复性实验研究52
- 2.3.6 不同浓度甲烷与空气的混合结果52-54
- 2.4 本章小结54-56
- 第3章 近爆炸下限处甲烷-空气混合物爆炸特性研究56-82
- 3.1 引言56
- 3.2 爆炸实验系统建立56-62
- 3.2.1 点火系统57-59
- 3.2.2 电测系统59-62
- 3.2.3 光测系统62
- 3.3 大尺寸密闭空间内甲烷-空气混合物的爆炸极限测试62-66
- 3.3.1 大尺寸密闭空间内气体爆炸极限判定方法62-64
- 3.3.2 甲烷的爆炸极限测试结果64-66
- 3.4 近爆炸下限值处甲烷-空气混合物的爆炸特性研究66-80
- 3.4.1 大尺寸密闭空间内轴向超压的发展过程66-70
- 3.4.2 大尺寸密闭空间内径向超压的发展过程70-73
- 3.4.3 不同甲烷浓度下轴向爆燃参数的发展73-77
- 3.4.4 甲烷浓度对爆炸参数的影响77-80
- 3.5 本章小结80-82
- 第4章 爆炸波驱动下煤粉抛撒成云的规律研究82-101
- 4.1 引言82
- 4.2 爆炸波驱动煤粉抛撒的理论分析82-87
- 4.2.1 中心装药的作用过程分析82-86
- 4.2.2 爆炸驱动后煤粉在空气中的速度衰减分析86-87
- 4.3 煤尘抛撒实验系统建立87-92
- 4.3.1 实验场地布置88-89
- 4.3.2 实验样品89-91
- 4.3.3 实验装置设计91
- 4.3.4 实验条件91-92
- 4.4 爆炸波驱动煤粉抛撒的运动过程分析92-94
- 4.5 驱动能量对煤尘抛撒效果的影响94-99
- 4.5.1 驱动能量对煤尘云团边界速度的影响94-96
- 4.5.2 驱动能量对煤尘云团体积的影响96-99
- 4.6 煤粉云团浓度与抛撒煤粉量及中心驱动药量的关系模型99
- 4.7 本章小结99-101
- 第5章 大尺寸密闭空间内甲烷-空气、甲烷-煤粉-空气混合物爆炸数值模拟研究101-128
- 5.1 引言101
- 5.2 密闭空间内气相及气固两相爆炸的理论基础101-108
- 5.2.1 控制方程组101-102
- 5.2.2 燃烧模型102-104
- 5.2.3 数值方法104
- 5.2.4 气-固两相反应模型104-105
- 5.2.5 数学模型假设及基本控制方程组105-108
- 5.2.6 模拟软件介绍108
- 5.3 甲烷-空气混合物爆炸过程数值模拟研究108-120
- 5.3.1 甲烷浓度对甲烷-空气混合物爆炸参数的影响108-110
- 5.3.2 甲烷积聚位置对甲烷空气混合物爆炸参数的影响110-112
- 5.3.3 障碍物阻塞比对甲烷-空气混合物爆炸参数的影响112-115
- 5.3.4 初始压力对甲烷-空气混合物爆炸参数的影响115-118
- 5.3.5 初始温度对甲烷-空气混合物爆炸的影响118-120
- 5.4 甲烷-煤粉-空气混合物爆炸数值模拟研究120-126
- 5.4.1 数值计算方法修正120-123
- 5.4.2 配比不同甲烷浓度对混合物爆炸过程的影响123-124
- 5.4.3 配比不同煤粉浓度对混合物爆炸过程的影响124-125
- 5.4.4 甲烷-空气、甲烷-煤粉-空气混合物爆炸对比125-126
- 5.5 本章小结126-128
- 第6章 结论128-131
- 6.1 本文的主要研究结论128-129
- 6.2 本文的主要特色与创新129-130
- 6.3 本文不足与研究展望130-131
- 参考文献131-138
- 攻读学位期间发表论文与研究成果清单138-139
- 致谢139-140
- 作者简介140
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