矿井瓦斯爆炸冲击波传播规律及影响因素的研究
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摘要
本文以管状空间内气体爆炸理论为基础,系统地研究了矿井巷道瓦斯爆炸的传播规律。本文研究由理论分析、数值模拟和实验测试三个部分组成。
第一,研究矿井瓦斯爆炸传播的物理机制,在此基础上,建立了矿井巷道瓦斯爆炸传播的物理模型。
第二,对障碍物存在情况下,独头巷道中瓦斯爆炸传播过程进行了数值模拟。数值模拟结果表明,障碍物不仅对火焰区有激励效应,对非火焰区同样存在激励效应。
第三,在实验研究部分,验证了理论分析和数值模拟关于瓦斯爆炸传播过程的结论,证明了障碍物的激励效应的存在。同时指出参与爆炸的瓦斯量、瓦斯气体浓度和火源个数及分布位置对瓦斯爆炸传播有重大影响。实验研究表明,瓦斯爆炸传播过程存在尺度效应。
本文的研究成果对瓦斯爆炸事故防治和事故调查、分析提供较为重要的理论和技术支持。对气体爆炸力学理论有一定的贡献。本文由国家自然科学基金项目“煤矿爆炸及火灾事故调查基础理论和方法”(编号:59874030)资助。
The dissertation is on the basis of gaseous explosion theory in tubular space, analysis propagation law of gas explosion in mine roadways. The dissertation study is made up of three parts —theory analysis, numerical simulation and experimental text.Firstly, on the basis of studying physical mechanism of gas explosion in the mine, physical model of gas explosion spreading in the mine is built up.Secondly, on the case of existence of barricades, numerical simulation is made for analyzing the process of gas explosion propagation in the mine roadways. The results of numerical simulation barricades not only have excitation effect in the combustion section, but also exist in the explosion wave propagation.Thirdly, in the part of experimental study, there are testing and verifying the research results of the theory analysis and numerical simulation on the conclusion of gas explosion propagation process and testifying the existence of barricades excitation effect. In the meantime, the concentration of the combustible gas and the number and distributive location of fire source have influence on the gas explosion propagation seriously. The experiment study shows the gas explosion propagation exist the scale effect.The research results in this dissertation offer the important theoretical and technical support for the prevention control and cure and investigation of gas explosion accidents. The research result in this dissertation will contribute to developing of gas explosion dynamics.The National Natural Scientific Foundation Project — "The base theory and ways of mine fire accident and explosion investigation", supports the dissertation.
第一,研究矿井瓦斯爆炸传播的物理机制,在此基础上,建立了矿井巷道瓦斯爆炸传播的物理模型。
第二,对障碍物存在情况下,独头巷道中瓦斯爆炸传播过程进行了数值模拟。数值模拟结果表明,障碍物不仅对火焰区有激励效应,对非火焰区同样存在激励效应。
第三,在实验研究部分,验证了理论分析和数值模拟关于瓦斯爆炸传播过程的结论,证明了障碍物的激励效应的存在。同时指出参与爆炸的瓦斯量、瓦斯气体浓度和火源个数及分布位置对瓦斯爆炸传播有重大影响。实验研究表明,瓦斯爆炸传播过程存在尺度效应。
本文的研究成果对瓦斯爆炸事故防治和事故调查、分析提供较为重要的理论和技术支持。对气体爆炸力学理论有一定的贡献。本文由国家自然科学基金项目“煤矿爆炸及火灾事故调查基础理论和方法”(编号:59874030)资助。
The dissertation is on the basis of gaseous explosion theory in tubular space, analysis propagation law of gas explosion in mine roadways. The dissertation study is made up of three parts —theory analysis, numerical simulation and experimental text.Firstly, on the basis of studying physical mechanism of gas explosion in the mine, physical model of gas explosion spreading in the mine is built up.Secondly, on the case of existence of barricades, numerical simulation is made for analyzing the process of gas explosion propagation in the mine roadways. The results of numerical simulation barricades not only have excitation effect in the combustion section, but also exist in the explosion wave propagation.Thirdly, in the part of experimental study, there are testing and verifying the research results of the theory analysis and numerical simulation on the conclusion of gas explosion propagation process and testifying the existence of barricades excitation effect. In the meantime, the concentration of the combustible gas and the number and distributive location of fire source have influence on the gas explosion propagation seriously. The experiment study shows the gas explosion propagation exist the scale effect.The research results in this dissertation offer the important theoretical and technical support for the prevention control and cure and investigation of gas explosion accidents. The research result in this dissertation will contribute to developing of gas explosion dynamics.The National Natural Scientific Foundation Project — "The base theory and ways of mine fire accident and explosion investigation", supports the dissertation.
引文
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