基于FLACS的受限空间瓦斯爆炸数值模拟

罗振敏^1,2，张群^1,2，王华^1,2，程方明^1,3，王涛^1,2，邓军^1,2

1. 西安科技大学能源学院2. 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室3. 河南理工大学河南省煤矿瓦斯与火灾防治重点实验室

摘 要：为了对矿井瓦斯爆炸灾害进行有效防治、安全评估和事故调查,采用XKWB-1型近球型密闭式气体爆炸特性测试装置进行甲烷爆炸实验,并应用FLACS软件对该爆炸过程进行数值模拟,二者对比表明添加辐射模型的模拟与实验结果基本吻合,平均误差1.88%,说明辐射换热是瓦斯爆炸过程中除热传导和热对流外主要的热量传递方式。模拟结果表明,瓦斯爆炸燃烧波以近球面波的形式向四周传播,小空间内各点压力很快达到均匀,从容器壁面到点火源处温度梯度不断增大;当火焰面传至壁面附近时,未燃气体受壁面作用产生回流,上下、左右的回流气体相遇形成的涡旋使火焰加速,在可燃性气体燃烬时爆炸超压达到最大值。添加辐射换热模型的模拟结果误差基本满足工程需要,可应用于更复杂空间的瓦斯爆炸过程模拟。

关键词：受限空间;瓦斯爆炸;辐射模型;