通风管网中瓦斯爆炸火焰波传播特性三维数值模拟

董铭鑫¹，赵东风²，尹法波³，贾进章⁴

1. 中国石油大学(华东)机电工程学院2. 中国石油大学(华东)化学工程学院3. 中国石油大学(华东)安全环保与节能技术中心4. 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院

摘 要：针对当前瓦斯爆炸传播规律研究主要集中在无通风状态的单条管路或简单分叉管路,对通风管网中的瓦斯爆炸传播研究极少的现状,采用数值模拟的方法,利用FLUENT软件对三维通风管网模型进行模拟,并利用TECPLOT 360和ORIGIN软件对模拟数据进行处理,用于研究通风管网中瓦斯爆炸火焰波的传播特性。研究结果表明:初期爆炸中火焰波的传播主要发生在瓦斯混合区且传播过程相对较慢;高温、高压发生耦合作用造成管网内左侧直管与底部直管的连接处发生二次爆炸,火焰波的传播速度快且传播路径复杂;通风动力恢复后,火焰波在管网内多因素的复合作用下重新进行传播;底部直管存在的多种结构变化,使得火焰波在其内部的传播过程中速度相对较慢且形态发生多次明显变化。得出相关结论:通风管网内瓦斯爆炸过程中火焰波传播的复杂性源于瓦斯爆炸过程中冲击波、通风动力、火焰波以及管网结构变化产生的扰动源等多因素的耦合作用;通风动力的存在使得管网内瓦斯爆炸传播过程更加复杂,通风动力系统与爆炸冲击波的耦合作用在这个过程中占据主导地位;瓦斯爆炸过程中,通风管网内增加了通风动力系统恢复并占据主导的传播演变过程,该过程中火焰波自身的发展传播特性同样受到影响,相比无通风时发生了变化;模拟结果为研究瓦斯爆炸的次生灾害的发生与防治、有毒有害气体的分布以及事故应急救援工作提供了参考。

关键词：瓦斯爆炸;火焰波;通风管网;传播特性;三维模型;