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巷道内瓦斯爆炸事故热辐射与冲击波伤害模型研究

作　者: 乔奎红
导　师: 景国勋
学　校: 河南理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 瓦斯爆炸传播特性冲击波数值模拟伤害模型
分类号: TD712.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

瓦斯灾害是煤矿六大灾害之首,主要表现为瓦斯爆炸及瓦斯突出。近年来我国煤矿瓦斯爆炸事故频繁发生,造成巨大经济与人员伤亡损失。论文对巷道内瓦斯爆炸传播特性进行了分析,详细介绍了瓦斯爆炸过程、瓦斯爆炸传播的影响因素。通过理论分析研究了瓦斯爆炸冲击波及火球热辐射的伤害效应,丰富了瓦斯爆炸动力学理论。在蒸气云爆炸伤害模型的基础上,结合矿井实际情况对有关参数进行修正,得出了适合井下瓦斯爆炸的高温火球热辐射伤害距离公式和冲击波伤害距离公式。利用数值模拟软件Fluent计算分析了瓦斯爆炸冲击波在管道分岔情况下的超压变化规律,得出了瓦斯爆炸冲击波在管道分岔情况下的压力分布图,并直观地确定了冲击波的压力分布情况。研究了瓦斯爆炸在复杂巷道(截面积突变、拐弯和分岔)中的传播规律及伤害距离的划分。本论文的研究成果丰富了瓦斯爆炸冲击波传播理论,为瓦斯爆炸事故控制措施的制定以及抢险救灾提供了理论基础。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
1 引言  9-17
  1.1 研究背景及意义  9-11
  1.2 国内外瓦斯爆炸的研究现状  11-15
    1.2.1 理论研究  11-12
    1.2.2 实验研究  12-14
    1.2.3 关于矿井瓦斯爆炸传播数值模拟的研究  14-15
  1.3 本文研究内容  15-17
2 矿井瓦斯爆炸机理分析  17-27
  2.1 瓦斯爆炸的条件  17-19
  2.2 矿井瓦斯爆炸的化学反应机理  19-21
  2.3 瓦斯爆炸的传播过程  21-24
    2.3.1 爆炸的分类  21-22
    2.3.2 瓦斯爆炸的传播过程  22-24
  2.4 瓦斯爆炸破坏效应  24-26
    2.4.1 火焰热辐射伤害  24
    2.4.2 冲击波伤害  24-25
    2.4.3 有毒有害气体  25-26
  2.5 本章小结  26-27
3 瓦斯爆炸的热辐射伤害模型研究  27-36
  3.1 引言  27
  3.2 爆炸火球模型研究现状概述  27-29
  3.3 瓦斯爆炸事故的火球热辐射伤害模型的研究  29-35
    3.3.1 建立瓦斯爆炸事故火球热辐射伤害模型的基本原则  29-30
    3.3.2 瓦斯爆炸事故伤害模型建立的基本假设  30-31
    3.3.3 热辐射伤害准则的选取  31-34
    3.3.4 瓦斯爆炸火球热辐射伤害公式的推导  34-35
  3.4 本章小结  35-36
4 瓦斯爆炸冲击波数值模拟及伤害模型研究  36-62
  4.1 数值模拟概述  36
  4.2 软件简介  36-38
    4.2.1 Fluent 求解步骤  36-37
    4.2.2 湍流流动控制方程  37-38
    4.2.3 管道内瓦斯爆炸的初始、边界条件  38
  4.3 瓦斯爆炸在复杂巷道中的传播规律数值模拟研究  38-49
    4.3.1 瓦斯爆炸在管道分岔情况下的数值模拟结果及分析  38-44
    4.3.2 瓦斯爆炸在管道拐弯和截面积突变情况下的数值模拟研究  44-49
  4.4 井下直线巷道瓦斯爆炸冲击波伤害的三区划分  49-52
    4.4.1 模型建立  49-51
    4.4.2 井下瓦斯爆炸的当量质量的修正  51
    4.4.3 井下直线巷道瓦斯爆炸事故伤害区域划分  51-52
  4.5 复杂巷道瓦斯爆炸伤害模型研究  52-61
    4.5.1 冲击波伤害、破坏准则  52-54
    4.5.2 冲击波对人员的毁伤作用  54-58
    4.5.3 复杂巷道下瓦斯爆炸冲击波伤害的区域划分  58-61
  4.6 本章小结  61-62
5 结论和展望  62-64
  5.1 结论  62
  5.2 展望  62-64
参考文献  64-69
作者简历  69-70
学位论文数据集  70

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