置障管道内天然气爆炸过程微观特性数值模拟研究

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天然气管道泄漏扩散及爆炸数值模拟研究

天然气管道泄漏扩散及爆炸数值模拟研究

天然气管道泄漏扩散及爆炸数值模拟研究天然气是一种常用的清洁能源,被广泛应用于家庭、工业和交通等领域。

然而,天然气管道泄漏和爆炸事故的发生仍然是一个非常严重的安全隐患,可能造成人员伤亡、财产损失以及环境污染。

因此,对于天然气管道泄漏扩散及爆炸过程进行数值模拟研究是极为重要的。

首先,我们需要了解天然气泄漏扩散的基本原理。

当管道发生泄漏时,高压气体会迅速从裂口中射出,形成一个高速喷射。

气体在喷射过程中会与周围环境的气体混合,形成一个气体云。

这个云的形状和扩散速度受到气体的物理性质、环境条件和泄漏口特征等因素的影响。

为了模拟天然气泄漏扩散过程,我们可以采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法。

CFD是一种数值模拟方法,可以通过计算流体的运动和相互作用来研究液体或气体流动的物理现象。

在天然气泄漏扩散数值模拟中,我们需要建立一个包含管道和周围环境的计算域,通过对流体流动方程的求解来模拟气体的流动和扩散过程。

在模拟过程中,我们需要输入一些基本的参数,如天然气的初始压力和温度、泄漏口的直径和位置、周围环境的温度和风速等。

这些参数将直接影响到气体泄漏扩散的现象。

通过调整这些参数,我们可以研究泄漏过程中不同因素的影响,并找出最有利于安全的操作方法。

此外,我们还需要考虑到天然气泄漏可能引发的爆炸事故。

当天然气与空气形成可燃混合物,并且达到一定的浓度范围时,一旦有火源引燃,就会发生爆炸。

因此,对于可燃气体的浓度分布和爆炸扩散速度进行数值模拟也是必要的。

在爆炸数值模拟中,我们需要考虑爆炸的燃烧模型和爆炸产生的冲击波传播。

燃烧模型可以描述可燃气体的燃烧过程,包括燃烧速率、热释放和气体生成等。

冲击波传播可以用于预测爆炸产生的冲击力对周围结构物的影响。

通过对天然气管道泄漏扩散和爆炸过程的数值模拟研究,我们可以得到以下几方面的结论和建议:首先,我们可以预测和评估天然气泄漏事故的严重程度和影响范围。

《柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究》范文

《柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究》范文

《柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展,甲烷爆炸事故的频发已成为社会关注的焦点。

在众多因素中,障碍物对甲烷爆炸传播过程的影响尤为显著。

特别是在柔性置障条件下,甲烷爆炸的传播规律和破坏力更为复杂。

因此,对柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究显得尤为重要。

本文旨在通过数值模拟方法,研究柔性置障条件下甲烷爆炸的传播过程,以期为相关领域的研究和工程实践提供理论依据。

二、文献综述近年来,关于甲烷爆炸传播过程的研究日益增多。

前人研究主要关注刚性障碍物对甲烷爆炸的影响,而对于柔性置障条件下的研究尚显不足。

柔性障碍物的存在会改变甲烷爆炸的传播路径、速度和压力等关键参数,从而影响爆炸的破坏力。

因此,有必要对柔性置障条件下的甲烷爆炸传播过程进行深入研究。

三、数值模拟方法本研究采用计算流体动力学(CFD)方法,通过建立三维数值模型,对柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程进行数值模拟。

模型中考虑了甲烷的燃烧反应、流体动力学特性以及柔性障碍物的变形过程。

通过求解守恒的动量、能量和质量方程,得到甲烷爆炸传播过程中的关键参数。

四、模型建立与参数设定1. 模型建立:建立三维数值模型,包括甲烷气体、柔性障碍物以及周围环境。

柔性障碍物采用可变形网格进行描述,以模拟其在甲烷爆炸过程中的变形过程。

2. 参数设定:设定甲烷的初始浓度、温度、压力等参数,以及障碍物的材料属性、尺寸和分布等。

同时,设定数值模拟的时间步长和计算域大小等。

五、结果与分析1. 甲烷爆炸传播过程:在柔性置障条件下,甲烷爆炸的传播过程受到障碍物变形的影响,传播路径发生改变。

与刚性障碍物相比,柔性障碍物的变形程度更大,对甲烷爆炸的阻碍作用更为显著。

2. 关键参数分析:在柔性置障条件下,甲烷爆炸的传播速度、压力和温度等关键参数均发生变化。

其中,传播速度受到障碍物变形和阻力的影响而降低,压力和温度则因爆炸能量的释放和传播而发生变化。

《2024年柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究》范文

《2024年柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究》范文

《柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究》篇一一、引言甲烷是一种常见且危险的天然气,其在密闭或受限空间内如若遭遇点火,会引发爆炸事故。

对于这类灾害的研究与控制至关重要,特别是在含有柔性障碍物(如可燃或不可燃的纤维材料)的场景下,障碍物对甲烷爆炸的传播和扩散有着重要影响。

因此,本篇论文旨在探讨柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究。

二、文献综述早期的研究中,许多学者对于甲烷爆炸传播的过程以及其与刚性障碍物的相互作用进行了详尽的探索。

然而,随着研究的深入,越来越多的学者发现柔性障碍物在甲烷爆炸传播过程中起着不可忽视的作用。

这些柔性障碍物能够改变爆炸的传播路径、传播速度和压力变化等关键参数。

近年来,针对柔性置障条件下的甲烷爆炸传播过程,已有不少学者通过实验和数值模拟的方法进行了研究。

这些研究主要关注了不同类型和不同布置的柔性障碍物对甲烷爆炸的影响。

然而,这些研究仍存在一些不足,如对障碍物材料特性的考虑不够全面,对爆炸过程中障碍物与甲烷气体的相互作用机制理解不够深入等。

三、研究内容本篇论文的主要目的是对柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程进行数值模拟研究。

我们将选取不同材料特性的柔性障碍物,以及不同布置方式和不同甲烷浓度条件下的场景进行模拟分析。

同时,我们将深入探究在甲烷爆炸过程中,这些柔性障碍物与甲烷气体之间的相互作用机制和传播过程的变化规律。

具体来说,我们将通过计算流体动力学(CFD)的方法来模拟这一过程。

在建模过程中,我们将根据障碍物的实际物理特性建立合适的数学模型,以更好地反映实际环境中障碍物的特性和其对甲烷爆炸的影响。

我们还将利用多种仿真软件来确保我们的研究结果具有较高的准确性和可靠性。

四、方法与实验设计在数值模拟过程中,我们将采用先进的CFD方法,通过建立三维模型来模拟甲烷爆炸的传播过程。

我们将根据不同的材料特性、布置方式和甲烷浓度条件设计不同的实验场景,以全面了解柔性障碍物对甲烷爆炸传播过程的影响。

受限空间内天然气爆炸反应过程模拟分析(正式)

受限空间内天然气爆炸反应过程模拟分析(正式)

编订:__________________单位:__________________时间:__________________受限空间内天然气爆炸反应过程模拟分析(正式)Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号:KG-AO-7274-13 受限空间内天然气爆炸反应过程模拟分析(正式)使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。

下载后就可自由编辑。

摘要:为定量研究受限空间内天然气爆炸反应动力学特征,开展了3个方面的研究工作,①建立了基于激波管的天然气爆炸过程数值分析模型;②将天然气气相燃烧动力学反应分解为53种反应组分、325种基元反应,给出了朗金一雨贡尼关系式和正激波的压强比、密度比和温度比计算方法;③利用化学反应模拟软件CHEMKIN构建天然气燃烧过程机理文件,对激波诱导受限空间内天然气混气爆炸过程进行数值模拟,讨论了反应过程、初始压力和空间尺寸对天然气爆炸过程的影响,并绘制了天然气爆炸温度、压力变化特征曲线。

结果表明:采用入射激波模拟混气引爆过程中体系温度会出现跳跃式上升随之向下扰动;混气被引爆后温度逐步提高,在温度达到峰值时压力随之提高;提高初始压力将缩短混气引爆时间,高的初始压力可以得到更为迅速的反应速度和更高的爆炸压力;空间尺寸对散热作用的影响高于其对活性基团消毁作用的影响,小尺寸空间条件下可以获得更迅速的爆炸升压速度。

关键词:天然气爆炸受限空间激波基元反应可压缩性气体数值分析动力学模型Simulation analysis of natural gas explosion within confined spaceAbstract:To quantify the kinetics features of natural gas explosion in a confined space,researches were conducted on three aspects.Firstly,a numerical model based on shock wave tubes was established to analyze the process of natural gas explosion.Secondly,kinetic reactions for the combustion of natural gas were divided into 53 reaction components and 325 types of elementary reaction,and theRankine-Hugoniot Equation,together with methods for the calculation of pressure,density and temperature ratios of normal shocks.were proposed.Thirdly,gas combustion mechanisms were determined by using the chemical reaction simulation software CHEMKIN-PRO to perform numerical simulation of natural gas mixture explosion induced by shock waves in a confined space.Moreover,impacts of reaction process,initial pressure and spatial dimensions on natural gas explosion were reviewed,and characteristic curves for changes in temperatures and pressures during natural gas explosions were generated.Research results show that the system temperatures in the explosion of natural gas mixtures induced by feeding shock waves may increase in leap accompanied by downward disturbances.Upon detonation,temperatures of gas mixtures may increase gradually.Pressures may also increase as soon as the peak temperature is reached.Increases in initial pressures may shorten the detonation time of gas mixtures.In addition,higher initial pressures may generate higher reaction speeds and explosion pressures.With cooling effects of internal walls of the shock wave tubes stronger than the destruction of active groups due to collisions,minor spatial dimensions may generate higher speeds in pressure boosting induced by such explosions.Keywords:Natural gas explosion;Confined space;Shock wave;Elementary reaction;Compressible gas;Numerical analysis;Kinetic model可燃性油品或气体泄漏后在地下暗渠等受限空间内聚集遇点火源引发爆炸是长输管道输送过程中主要事故模式之一。

管道内预混可燃气体爆炸及其泄爆的数值模拟

管道内预混可燃气体爆炸及其泄爆的数值模拟

管道内预混可燃气体爆炸及其泄爆的数值模拟可燃气体爆炸是工业生产和生活中爆炸灾害的主要形式之一。

为了更好地预防和控制易燃气体爆炸事故,本文利用气体爆炸模拟软件AutoReaGas对管道内预混可燃气体爆炸及其泄爆特性进行数值模拟研究,揭示甲烷掺混氢气比例、初始条件、障碍物以及泄爆条件等因素对爆炸特性的影响规律,主要研究工作和成果如下:研究了管道内甲烷掺混氢气比例对爆炸峰值超压和温度的影响规律。

峰值超压随着掺氢比的增加而增加。

当掺氢比为75%时,最大峰值超压为27.03bar,达到掺氢比25%时产生的最大峰值超压5.571bar的4.85倍。

随着掺氢比的增加,爆炸峰值温度具有明显增大的趋势。

当掺氢比从25%增加到75%时,得到的爆炸峰值温度从3170K增加到4791K,提高了1621K。

研究管道内初始压力和初始温度对预混燃气/空气混和物爆炸压力的影响规律。

爆炸峰值超压随初始压力的增加呈线性增加。

此外,初始压力对爆炸峰值超压的影响越来越大始温度的升高逐渐减弱。

初始温度25oC和50oC时,初始压力每升高1bar,得超压峰值增加到59kpa和53kpa,分别。

爆炸峰值超压随着初始温度的升高而逐渐减小,初始温度对爆炸峰值超压的影响与初始压力的大小密切相关。

初始温度对爆炸峰值超压的影响随着初始压力的增加而增大。

研究了内置障碍物管道内障碍物数量,阻塞比等因素对预混甲烷/空气混合气体爆炸压力的影响规律。

爆炸峰值超压随着障碍物数的增加而增加。

当障碍物的数量增加到13时,在管内最大峰值超压达到882.0kpa,为无障碍物时管内最大峰值超压19.1kPa的46.2倍。

峰值超压随着阻塞比的增大而增大,但随着阻塞率的增加,其峰值不单调增加,但当阻塞比达到一定程度时,峰值超压将逐渐减小。

当阻塞比为75%峰值超压达到最大值489.5kPa,为无障碍物时最大峰值超压的25.6倍。

研究了泄爆膜位置和泄爆压力等条件对管道中甲烷/空气混合气体爆炸超压以及温度等参数的影响规律。

《柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究》

《柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究》

《柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究》篇一一、引言甲烷爆炸作为常见而具有危险性的工业安全事故之一,对人类的生命和财产安全造成了巨大威胁。

而针对柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的控制,成为研究重点之一。

本研究利用数值模拟方法,通过计算机程序进行精细化模拟与实时数据分析,探究在柔性障碍物设置下的甲烷爆炸传播特性及其控制方法。

本文将围绕该研究背景、目的及意义进行详细阐述。

二、研究背景与意义近年来,随着能源结构的转变,天然气作为一种清洁能源,被广泛应用于工业生产和日常生活中。

然而,甲烷作为天然气的主要成分,在特定条件下可能引发爆炸事故,给人们的生命和财产安全带来严重威胁。

在工业生产环境中,柔性障碍物的存在对甲烷爆炸的传播有重要影响,研究其在柔性置障条件下的传播过程及其特性对预防和控制爆炸事故具有重要意义。

三、数值模拟方法及模型建立(一)数值模拟方法概述本研究采用计算流体动力学(CFD)方法进行数值模拟。

CFD方法能够有效地模拟流体在复杂环境中的流动和传播过程,为甲烷爆炸传播的研究提供了有效的工具。

(二)模型建立根据甲烷爆炸的物理特性和传播规律,建立相应的数学模型。

模型中考虑了柔性障碍物的物理特性对甲烷爆炸传播的影响,如障碍物的形状、大小、材质等。

同时,还考虑了环境因素如温度、压力等对甲烷爆炸的影响。

四、柔性置障条件下甲烷爆炸传播特性分析(一)传播速度与压力变化在柔性置障条件下,甲烷爆炸的传播速度和压力变化受到障碍物特性的影响。

通过数值模拟,我们发现障碍物的形状和大小对甲烷爆炸的传播速度有显著影响,而材质则影响爆炸压力的变化。

(二)火焰传播路径与方向柔性障碍物的存在使得火焰在传播过程中产生绕流、扩散等现象。

数值模拟结果表明,火焰在遇到柔性障碍物时,会根据障碍物的形状和大小改变其传播路径和方向。

(三)能量分布与损失在甲烷爆炸过程中,部分能量会因障碍物的存在而损失。

数值模拟显示,柔性障碍物对甲烷爆炸能量的吸收和散射作用明显,导致能量在传播过程中的分布和损失情况发生变化。

《2024年柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究》范文

《2024年柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究》范文

《柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟研究》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展,甲烷爆炸事故的频发已经成为一个严重的安全隐患。

为了更好地了解甲烷爆炸的传播过程,以及采取有效的预防和应对措施,对甲烷爆炸传播过程进行数值模拟研究显得尤为重要。

本文将针对柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程进行数值模拟研究,以期为相关领域的科研和工程实践提供理论依据。

二、研究背景及意义甲烷是一种常见的易燃易爆气体,在矿井、油气田等场所广泛存在。

当甲烷气体达到一定浓度并在一定条件下,一旦发生爆炸,将造成严重的经济损失和人员伤亡。

因此,对甲烷爆炸传播过程的研究具有重要的现实意义。

柔性置障条件下的甲烷爆炸传播过程,更是涉及到爆炸传播的复杂性、不确定性和动态变化等特点,需要深入研究。

三、数值模拟方法及模型建立本文采用计算流体动力学(CFD)方法对柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程进行数值模拟。

首先,根据甲烷爆炸的基本原理和物理特性,建立合理的数学模型,包括流体的状态方程、爆炸传播的速度模型等。

其次,考虑到柔性置障的特殊性质,需要引入合适的模型描述其物理特性和运动规律。

最后,将数学模型与CFD方法相结合,利用专业的CFD软件进行数值模拟。

四、柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程分析1. 甲烷爆炸的传播过程分析:通过数值模拟,我们可以清晰地看到甲烷爆炸的传播过程,包括初始阶段、加速阶段和稳定阶段等。

初始阶段为能量积累阶段,随着能量的不断积累,爆炸逐渐加速并形成稳定的传播过程。

2. 柔性置障对甲烷爆炸传播的影响:柔性置障的存在会对甲烷爆炸传播产生一定的影响。

通过数值模拟,我们可以观察到柔性置障在爆炸过程中的动态变化,以及其对爆炸传播速度、压力变化等的影响。

3. 柔性置障条件下的压力变化分析:在柔性置障条件下,甲烷爆炸过程中的压力变化具有明显的特点。

通过数值模拟,我们可以分析压力的变化规律和峰值大小,为预防和控制甲烷爆炸提供理论依据。

五、结果与讨论通过对柔性置障条件下甲烷爆炸传播过程的数值模拟,我们得到了以下结果:1. 甲烷爆炸的传播过程与初始条件、障碍物类型等因素密切相关。

内置障碍物连通容器中甲烷-空气预混气体的爆炸数值模拟

内置障碍物连通容器中甲烷-空气预混气体的爆炸数值模拟
维普资讯
20 年第 3 08 4卷第 9期
Spe b 20 etnຫໍສະໝຸດ 08 r工业安全与环保
Id s ilS v n n l mnn d P  ̄e te n u t a de/a d E v r r o eu r ei n
置 障碍物 连通容 器 中 甲烷 一空气预 混 气体 的爆炸数值模 拟 *
*基金项 目: 国家 自然科学基金资助(9310 。 296 1)
毒 ) 一P ( ( 塞=G c 一 c 2 5 )
马峰 蒋军成
( 南京工业大学城市建设 与安全工程学院 南京 200 ) 109

要 在实际工业生产中, 连通容器 内的爆炸事故屡见不鲜 , 而存在一定阻塞情 况的连通容器 内爆 炸也时有发生。
运用数值模拟的方法 , 建立了内置障碍物体的连接单根管道的容器的爆炸模型 , 利用 甲烷 一空气作为爆炸介质 , 获得 了障碍 物前后不同时刻的压力场和温度场 , 为实际生产中可能遇到的此类 事故提供一定 的理论依据和数据支持。
o a cd n s f c ie t . Ke wo y  ̄ l k e s l p es r il t m eau e f e p o in i e v se r su efed e p rt r dd nd i x lso
在工业生产中, 由于现代化工业生产高 度 自动化 、 连续 化、 大型化 的特点 , 易燃 易爆物质 生产 和储 存过程 中经 常会 涉及到连通容器L , 在一定阻塞情况 的管 道也 比较常 见。 1存 】
响L。而对于实际工业生 产中可能涉 及的存在 一定阻塞率 4 J
质 量 方 程
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( 3 )
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2 0 1 7年第 4 3卷第 1 1 期
No v e mb e r 2 0 1 7
I n d u s t ia r l S a f e t y a n d En v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n
工业安全与环保
・9 ・
( i f a n g s u P r o v i n c e K e y L a b o r a t o r y o fO i l a n d G a s S t o r a g e a d n T r a n s p o r t a t i o n T e c h n o l o g y f o
Ga s Un d e r Co n d i t i o n o f Ob s t a c l e s
Z HO U N i n g L I U C h a o WA N G We n x i u WA N G Z h i k a i Z H A O H u  ̄ u n Y U A N X i o n g j u n H U A N G We i q i u
置 障 管道 内天然 气 爆 炸 过 程微 观 特 性
数 值 模 拟 研 究
周宁 刘超 王文秀 王 志楷 赵会军 袁雄 军 黄 维秋
( 常州大学江苏省油气储运技术重点实验室
摘 要
江苏常州 2 1 3 0 1 6 )
为揭示 障碍物对于火焰传播过程 中的激励 作用 , 采用 Z i m o n t 火焰 面模 型对 内置 不 同阻塞率 障
物场 中湍流动能 峰值 变化 趋势基本一致 , 且高 湍流动能区的分布与湍流动能峰值发生剧烈变化 。
关键词 预混气 体 火焰 前锋 火焰速度 爆炸压力 湍 流动能
Nu me r i c a l Si mu l a t i o n on Mi c r o s c op i c Ch ar a c t e r i s t i c s o f Ex pl o s i o n Pr o c e s s o f Combu s t i b l e
r a t e ,t h e i n c e n t i v e e f f e c t c a n r e a c h t h e ma x i mu m ,t h e l f a me s p e e d r e a c h e s 1 1 5 6 m/ s a n d t h e ma x i mu m e x p l o s i o n
e l i s u s e d t o c o n d u c t n u me i r c a l s i mu l a t i o n o n t h e e x p l o s i o n p r o c e s s f o n a t u r a l g a s/ a i r p r e mi x e d g a s i n l i mi t e d p i p e — l i n e s b u i l t i n d i f e r e n t o b s t a c l e s .T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e o b s t a c l e s h a v e a l l o b v i o u s i n c e n t i v e e f e c t o n t h e l f a me
p r o p a g a t i o n i n n a t u r l a g a s e x p l o s i o n a n d t h e l f a me s p r e a d s f r o m l a mi n a r l f o w t o t u r b u l e n t l f o w. Wh e n i n 7 0% b l o c k
碍物 的密闭管道 内天然气 一空气 预混气体 的燃爆过程 进行数值 模拟 , 结果表 明障碍物对 于天然气燃 爆过 程
中火焰传播 的激励作 用明显 , 火焰传播经历 了从层 流向湍流的转变过程 , 7 0 % 阻塞 率时激励 作用达到最大 , 火 焰前锋速度达到 了 1 1 5 6 m / s , 管道 内最 大爆 炸压力达到 1 . 0 2 M P a ; 火焰传播至 障碍物处时 , 不 同阻塞率 障碍
C h a n g z h o u U n i v e r s i t y C h a n g z h o u , J i a n g s u 2 1 3 0 1 6 )
Ab s t r a c t I n o r d e r t o r e v e a l t h e i n c e n t i v e e f e c t s o f t h e o b s t a c l e s i n l f a me p r o p a g a t i o n p r o c e s s ,Z i mo n t l f a me l e t mo d —
p r e s s u r e i n t h e p i p e l i n e r e a c h e s 1 . 0 2 MP a .Wh e n t h e l f a me s p r e a d s t o t h e o b s t a c l e s ,i n t h e f i e l d f o d i f e r e n t o b s t a c l e
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