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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　煤礦瓦斯爆炸事故從工業(yè)革命開始即一直時(shí)有發(fā)生，大多數(shù)工業(yè)化國(guó)家都對(duì)煤礦瓦斯爆炸進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)研究，尤其是對(duì)可燃碳?xì)錃怏w與氧氣及空氣混合后的引燃和傳播方面，以及工業(yè)粉塵（包括煤塵）爆炸特性方面均有不少的研究。例如，美國(guó)國(guó)家職業(yè)與健康研究所匹斯堡研究中心（ＮＩＯＳＨ）、澳大利亞的ＬｏｎｄｏｎＤａｒｅ安全研究中心及歐洲的一些研究機(jī)構(gòu)相繼建立了可燃?xì)怏w與粉塵爆炸試驗(yàn)管道，并進(jìn)行了試驗(yàn)研究。中科院力學(xué)所、南京理工大學(xué)、煤科總院撫順?lè)衷汉椭貞c分院等也相應(yīng)建立了氣體、粉塵爆炸試驗(yàn)管道和爆炸試驗(yàn)巷道，通過(guò)這些已經(jīng)建立的試驗(yàn)巷道和管道的試驗(yàn)研究，取得了一些成果，在理論上也導(dǎo)出了一系列計(jì)算其傳播速度、壓力的公式，并從化學(xué)和熱力學(xué)的角度進(jìn)行了分析。根據(jù)這些研究結(jié)果，人們也提出了一些防治瓦斯爆炸的措施，如巖粉棚、水棚等。但是，這些防治瓦斯爆炸的措施在實(shí)際使用過(guò)程中有時(shí)起作用，有時(shí)并未起作用，其原因就在于對(duì)瓦斯爆炸過(guò)程中火焰與爆炸波之間相互關(guān)系并不清楚，導(dǎo)致防治措施的響應(yīng)時(shí)間未能準(zhǔn)確掌握，使防治措施未能起到應(yīng)有的作用。針對(duì)這種情況，本書擬對(duì)此進(jìn)行研究，以期對(duì)瓦斯爆炸機(jī)制研究有所裨益，對(duì)礦井瓦斯爆炸的實(shí)際防治工作有所幫助。本書主要從理論、實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬３個(gè)方面對(duì)瓦斯爆炸過(guò)程中火焰與爆炸波的傳播規(guī)律進(jìn)行了研究。本書主要研究成果如下。① 利用 “ ２１１工程” 重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目中專門設(shè)計(jì)加工的具有煤礦井下巷道特點(diǎn)的瓦斯爆炸實(shí)驗(yàn)管網(wǎng)系統(tǒng)，采用在爆炸試驗(yàn)管道中加入障礙物和膜片的方法，測(cè)定與分析了瓦斯爆炸過(guò)程中的有關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，反映了瓦斯爆炸過(guò)程中火焰與爆炸波的傳播規(guī)律。② 采用在爆炸試驗(yàn)管道中加入障礙物和膜片的方法，其中，障礙物用以模擬井下的礦車、堆積物或其他設(shè)備，膜片用以模擬井下的風(fēng)門或密閉墻，從而研究障礙物和膜片對(duì)火焰與爆炸波傳播規(guī)律的重要影響，研究瓦斯爆炸過(guò)程中火焰與爆炸波之間的相互關(guān)系，并探討障礙物對(duì)火焰的加速機(jī)制。③ 基于均相反應(yīng)流時(shí)均方程組、ｋε湍流模型和ＥＢＵＡｒｒｈｅｎｉｕｓ燃燒模型建立了均相燃燒流動(dòng)的理論模型。采用基于ＳＩＭＰＬＥ算法的大型通用程序ＰＨＯＥＮＩＣＳ對(duì)管中瓦斯爆炸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬，其數(shù)值模擬結(jié)果反映了火焰加速的內(nèi)在機(jī)制，揭示了管內(nèi)燃燒、流動(dòng)、湍流之間的正反饋關(guān)系，表現(xiàn)了障礙物對(duì)爆炸過(guò)程中各主要參數(shù)的影響規(guī)律，并與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的相應(yīng)結(jié)果基本吻合。