为研究城市地下排水管道中燃气爆炸传播特性和气-液两相耦合作用规律,基于气-液两相流理论和计算流体力学方法,对不同水深率下的天然气/空气混合物的爆炸-加速-衰减过程进行了数值模拟。研究结果表明:当水深率小于0.7时,随着水深率的增加,气相空间的长径比增大,燃料燃烧加剧,火焰的加速现象逐渐显著,导致峰值超压逐渐增大,超压峰值显现时间逐渐缩短,且峰值超压沿轴向的提升效果更加显著;当水深率达到0.7时,火焰在管道内的传播明显受阻,水震荡产生的波动及细水柱迅速占据了有限的气相空间,阻断了火焰的自维持传播,使得爆炸超压仅在点火源附近显现。不同水深率条件下,管道中相同区域内,同一时刻水面被扬起的高度和气相区域的速度场不同,被卷扬起的低温液体对其相邻区域的高温火焰形成降温和阻断,之后由于气体的宏观流动,与液面相邻的低温气体流动至管道内高温区域,进而造成管道内火焰温度降低,同时,水的震荡和细水柱的飞扬大大降低了爆炸超压风险。
周刚;孔阳;崔洋洋;钱新明;傅砺烨;张琦;
山东科技大学安全与环境工程学院,山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛266590应急管理部研究中心,中国煤炭工业发展研究中心,北京100713北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081山东科技大学安全与环境工程学院,山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛266590 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081
力学
城市排水管道;天然气爆炸;爆炸超压;火焰熄灭
《爆炸与冲击》 2024 (003)
P.88-102 / 15
国家自然科学基金(52204227);山东省自然科学基金(ZR2022QE220);北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室开放基金(KFJJ23-23M)。
10.11883/bzycj-2023-0123
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