巷道中障碍物对瓦斯爆炸冲击波传播影响研究

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井下环境复杂多变,若发生爆炸事故,井下放置的设备以及巷道的形状突变都会使爆炸产生的危害增大。由于矿井的爆炸事故发生时很难对爆炸的情况分析,本文用Gambit建立巷道模型,用Fluent软件模拟巷道中瓦斯爆炸的情况。  爆炸破坏作用包括冲击波、火焰以及有害气体,而冲击波包括超压和动压两方面,所以通过Fluent软件模拟截面变化情况和放置障碍物的情况下,观察火焰的压力、温度以及速率的变化,本论文的主要研究结果如下:  (1)当模拟瓦斯浓度为9.5%时,在水平巷道、突变巷道、渐变巷道的情况下,设置在一端点火的密闭容器中模拟爆炸过程,得出在逐渐扩大的巷道中压力与温度的变化速率最慢。  (2)用实验监测出突然扩大巷道中瓦斯爆炸压力与温度变化值,用监测点峰值与Fluent模拟结果对比,其误差小,证明模拟结果是可行的。  (3)水平巷道设置障碍物,障碍物位置在1m、2m、3m处时当爆炸燃烧传播到放置障碍物位置的时候,因为障碍物的阻挡情况使火焰绕过后继续向前传播,从而呈现了显著的涡流现象,根据模拟的数据,监测点的压力与温度在设置障碍物处突然增大,且距离点火源近温度值突变速度越快。  (4)密闭水平巷道模型中,改变障碍物数量,放置三个障碍物的湍流速度最大,并且压力与温度达到峰值的速率最快,最终温度在2500K,压力保持在800000 Pa。  (5)障碍物位置均在2m处,在水平、突然扩大、逐渐扩大、突然缩小、逐渐缩小的巷道模型中进行模拟,结果显示突然缩小的巷道中超压与温度的变化最慢,说明在置障的突缩巷道中,由于障碍物以及巷道突缩位置上下壁面的反射作用都消耗了一定的能量,导致压力的上升速率明显减缓。  (6)有锚网支护的情况下,为了接近实际,模拟时采用了半封闭式模型,在左端密闭处点火,底部的火焰传播速度明显快于顶部的速度,冲击波越靠近点火源则超压越大,温度在靠近点火源位置上升的速率也越快,说明了随着火焰向前传播时若壁面的粗糙程度大,那么火焰会受到阻力的作用而产生阻滞。
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