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泄爆过程中二次爆炸的动力学机理研究

姜孝海  范宝春  叶经方  董刚  
【摘要】:在容积为0.00814m3的柱形泄爆容器中,对泄爆现象进行实验研究.容器内充满当量比为1的甲烷-空气预混气,采用底端中心点火,泄爆压力为230±15kPa.基于κ-ε湍流模型和EBU燃烧模型,利用同位网格的SIMPLE算法,对该现象进行了数值模拟.实验和计算获得的外轴线上4个测压点的压力曲线和外流场的阴影和数值照片,形象地描述了高压泄爆时外部流场的变化.数值结果与实验结果基本一致.根据实验和数值结果,详细地讨论了泄爆过程中二次爆炸产生的动力学机理.泄爆的初始阶段,在破膜激波的引导下,泄出的未燃气体因欠膨胀在外流场形成稀疏波低压区和悬激波高压区.高压区可燃气体密度和温度上升,成为高密度的预热区域.随后,火焰以射流形式从泄爆口泄出,点燃可燃气云.受湍流等因素的影响,特别在高密度的预热区域,燃烧速率可能迅速增大,从而导致二次爆炸.

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