可燃气体爆炸是工业生产和生活领域爆炸灾害的主要形式之一，而瓦斯爆炸是其中较为严重的灾害。近年来，在海上石油和天然气的开采中可燃气体泄漏事故频发，尤其是近期我国发生的多起煤矿瓦斯爆炸事故，造成人民生命和财产的巨大损失，从而促使人们重视对气体爆炸的研究。采取何种措施能更积极有效地把爆炸范围和可能造成的破坏限制在最小程度，这一直是安全工作者关注的焦点。　　 煤矿瓦斯爆炸事故，由于其发生频率高、破坏性广、社会影响大，故长期以来一直受到广泛关注。瓦斯爆炸事故是我国煤矿最严重的事故之一，在重特大事故中，瓦斯爆炸事故的死亡人数已经多年占据首位。瓦斯爆炸产生的冲击波伤害、火焰高温伤害以及有毒气体窒息是产生伤害的主要模式。现代瓦斯爆炸事故往往发生在巷道等类似管道结构内，对此类爆炸的研究，特别是对传播过程中冲击波和火焰的传播规律研究，有利于了解气体爆炸过程规律，有利于研究瓦斯爆炸机理，为防治气体爆炸事故特别是瓦斯爆炸事故提供科学依据。　　 气体爆炸目前存在两种爆炸理论。一种是热爆炸理论，热爆炸理论认为反应过程中放热超过散热，反应物温度不断升高，导致反应速度按指数函数迅速增大，是最终导致爆炸的原因。另一种是链式反应理论，链式反应理论认为化学反应过程中活性中心不断增多，使得反应自动加速，结果在等温条件下发生爆炸。瓦斯爆炸通常认为是一种链式反应，而瓦斯主要成分是甲烷，而燃烧学证实烃类燃烧过程中不存在纯粹的链式爆炸或是热爆炸，一般来说同时存在两种反应机理，因此瓦斯爆炸可以认为是热效应和链式反应共同影响的爆炸反应。在爆炸过程中那一种影响更为明显，要看具体情况。在本文的实验条件下，热效应在瓦斯爆炸过程中起到显著作用，可以认为该条件下热爆燃理论在瓦斯爆炸过程中起主要作用。　　 目前研究瓦斯爆炸主要是实验研究、理论研究和仿真研究，但理论研究和仿真研究替代不了实验研究的作用，实验可以检验理论结果和仿真结果的正确性与可靠性，并提供建立运动规律及理论模型的依据。本文对长直管道内瓦斯爆炸传播进行了实验研究，通过实验可以定量研究管道内充满瓦斯时爆炸产生的冲击波和火焰传播规律，为后续仿真研究管道内瓦斯爆炸提供建模的依据，并检验仿真模型的可靠性。实验在煤炭科学研究总院重庆研究院瓦斯气体粉尘爆炸防治技术实验室进行，分别对直径为500mm和直径为700mm长直管道内瓦斯爆炸进行了实验研究。管道一端封闭，管壁分布若干压力和火焰传感器以获取爆炸过程中火焰阵面和压力波数据。通过对不同浓度的瓦斯爆炸实验，获得了爆炸压力波和火焰相关数据。数据分析显示管道内瓦斯爆炸存在自加速现象，封闭端对压力波的反射导致管道内个测点超压峰值出现的时刻并不是随着距离的增加而依次延后，爆炸压力最大值出现在管道开口端而不是爆源附近。实验为后续的仿真研究提供了依据。　　 瓦斯气体爆炸是一种复杂的流体运动过程，本文的仿真研究是以计算流体力学为基础，运用著名的软件Fluent进行。由于瓦斯爆炸过程的复杂性，本文在进行仿真模拟时对管道模型进行了相应的简化。目前数值计算方法主要有有限差分方法、有限元方法和有限体积法，综合考虑计算的精度要求和计算所需的硬件资源，本文选取有限体积法对管道内瓦斯爆炸进行数值计算。　　 文章首先对长直管道内瓦斯爆炸传播进行了仿真模拟。经过建模分网，设置初始条件、边界条件等步骤后，得出了仿真结果。通过仿真数据与长直管道瓦斯爆炸的实验数据的对比分析，发现数据之间存在一定的差异。仿真时初始和边界条件为管道是光滑的和绝热的，而实验管道壁面是粗糙的、非绝热的。因此，在没有考虑管道壁面热效应和粗糙度等条件的情况下，仿真值与试验值存在差异，但基本满足定性研究爆炸发展传播的要求，可以运用该管道仿真模型模拟复杂管道内瓦斯爆炸发展规律。　　 管道截面积突变以及管道弯曲对瓦斯空气混合气体爆炸传播有着重要的影响。文章接下来运用上述仿真模型对管道截面积突变和管道弯曲对瓦斯爆炸传播的影响做了仿真研究。仿真过程中管道几何模型为长度为66.5m的复杂管道，分别在长度为33.5m和63.5m处出现截面积突变和管道弯曲。仿真结果分析表明，瓦斯爆炸传播至变截面处时，产生大量涡流，使气体湍流度增大，压力峰值提升，爆炸传播至拐弯处时，湍流度进一步增大，出现大量涡流，压力峰值达到最大，压力波波形结构破坏，随后爆炸向出口端传播，压力峰值逐渐降低。　　 通过对复杂管道内瓦斯爆炸传播的仿真模拟，本文展现了瓦斯爆炸在复杂管道内的传播过程和规律。