受限空间油气爆炸数值模拟研究PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 受限空间气体爆炸 1

1.2 受限空间气体爆炸科学与技术的发展 2

1.3 可燃气体爆炸数值模拟研究进展 5

1.4 受限空间油气爆炸数值模拟研究中的术语和概念 11

第2章 受限空间油气蔓延数值模拟 13

2.1 引言 13

2.2 受限空间油气扩散蔓延分析模型概述 13

2.2.1 基本假设及控制方程 13

2.2.2 湍流模型 14

2.2.3 控制方程的通用形式 16

2.2.4 模拟仿真的数值方法 17

2.2.5 压力-速度耦合问题的有限体积法 19

2.2.6 小结 23

2.3 狭长受限空间油气蔓延分析模型与实验验证 23

2.3.1 模拟主坑道油气扩散蔓延数值模拟结果与分析 23

2.3.2 地下排水管沟油气扩散蔓延数值模拟结果与分析 38

2.3.3 小结 45

参考文献 46

第3章 热着火数值模拟 47

3.1 引言 47

3.2 数学模型 47

3.2.1 数学模型的概述 47

3.2.2 油气热着火数学分析模型的确定 50

3.2.3 控制方程 51

3.2.4 应机理和模型 52

3.2.5 辐射模型 66

3.2.6 小结 68

3.3 数值计算方法与定解分析 69

3.3.1 几何建模及网格划分 69

3.3.2 控制方程组的离散化 69

3.3.3 控制方程组的求解 73

3.3.4 物性参数计算 75

3.3.5 边界条件的设定 78

3.4 数学模型及数值方法验证 80

3.4.1 冷态流场模拟的验证与分析 80

3.4.2 统一模型的验证 82

3.4.3 ISAT加速算法的效率及精度分析 87

3.4.4 小结 87

3.5 温升源条件下油气热着火数值模拟结果与分析 88

3.5.1 计算条件 88

3.5.2 流场特征分析 89

3.5.3 油气着火过程机理分析 89

3.5.4 油气组分作用分析及基于的油气浓度的组份分类 92

3.5.5 空间尺度对油气热着火的影响的机理分析 95

3.5.6 小结 96

3.6 高温热源条件下油气热着火数值模拟结果与分析 96

3.6.1 计算条件 96

3.6.2 流场特征分析 97

3.6.3 油气热着火过程的机理分析 97

3.6.4 油气热着火临界着火温度机理分析 99

3.6.5 油气热着火压力范围的机理分析 101

3.6.6 油气热着火延迟期规律的分析 102

3.6.7 湿度影响热着火的机理探讨 105

3.6.8 小结 105

参考文献 105

第4章 狭长受限空间油气爆炸数值模拟 107

4.1 引言 107

4.2 狭长受限空间油气爆炸分析模型 107

4.2.1 狭长受限空间油气爆炸湍流流场的特点 107

4.2.2 狭长受限空间油气爆炸湍流模型研究 108

4.2.3 基于总能的RNGk-ε湍流模型 109

4.2.4 狭长受限空间壁面边界条件数值化研究 113

4.3 基于多种控制机理的湍流爆炸燃烧模型 115

4.3.1 狭长受限空间油气湍流爆炸燃烧过程的特点 115

4.3.2 狭长受限空间油气爆炸湍流燃烧模型研究 116

4.3.3 狭长受限空间油气爆炸多控制机理湍流燃烧模型 119

4.4 狭长受限空间油气爆炸机理、分析模型与实验验证 121

4.4.1 引言 121

4.4.2 狭长受限空间油气爆炸数值计算方法研究 121

4.4.3 狭长受限空间油气爆炸数值计算方法验证 123

4.5 狭长受限空间油气爆炸数值模拟结果与分析 126

4.5.1 引言 126

4.5.2 狭长受限空间油气爆炸过程数值仿真模型 126

4.5.3 狭长受限空间油气爆炸数值模拟结果研究 128

4.5.4 其他狭长受限空间常用爆炸仿真模型的计算结果分析 135

参考文献 138

第5章 容积式受限空间油气爆炸数值模拟 141

5.1 引言 141

5.2 容积式受限空间油气爆炸分析模型概述 141

5.2.1 容积式受限空间油气爆炸湍流流场的特点 141

5.2.2 油气混合物的爆炸过程 142

5.2.3 容积式受限空间油气爆炸湍流模型 142

5.2.4 基于总能的RNGk-ε湍流模型 143

5.2.5 壁面边界处理方法 146

5.2.6 基于多种控制机理的湍流爆炸燃烧模型 148

5.2.7 湍流燃烧模型 148

5.2.8 多控制机理湍流爆炸燃烧模型 148

5.3 容积受限空间油气爆炸机理、分析模型与实验验证 150

5.3.1 容积式受限空间油气爆炸过程数值模拟分析 150

5.3.2 数值模拟分析结果与实验结果的比较 152

5.3.3 两起油库覆土立式油罐油气混合物爆炸事故的数值模拟及数值模拟分析结果分析 154

5.4 容积受限空间油气爆炸数值模拟结果与分析 162

5.4.1 引言 162

5.4.2 立式油罐类容积式受限空间油气爆炸过程重要特征的数值模拟分析研究 163

5.4.3 油罐油气爆炸影响因素的数值模拟分析研究 167

5.4.4 油气爆炸压力波振荡现象的模拟数值模拟分析研究 169

参考文献 172

第6章 受限空间油气爆炸被动安全控制数值模拟 173

6.1 引言 173

6.2 油气爆炸被动安全控制数值模拟分析模型与验证 173

6.2.1 油气爆炸抑制两相流基本模型 173

6.2.2 模型的验证 177

6.3 狭长受限空间油气爆炸抑制数值模拟结果与分析 178

6.3.1 引言 178

6.3.2 油气爆炸及其抑爆模拟过程 179

6.3.3 数值模拟计算结果分析 180

6.3.4 油气爆炸抑制主要影响因素分析 185

参考文献 190

第7章 油气爆炸主动安全控制模拟研究 191

7.1 引言 191

7.2 可燃气体惰化防爆研究概述 191

7.3 燃惰气油罐油气惰化置换数值分析模型概述 193

7.3.1 常温燃惰气油罐油气惰化置换过程数学模型 193

7.3.2 高温燃惰气油罐油气惰化置换过程数学模型 194

7.3.3 组分质量守恒方程 195

7.3.4 通用方程式下的离散方程 196

7.3.5 离散方程的算法研究 197

7.3.6 小结 198

7.4 燃惰气油罐油气惰化置换通风数值模拟结果与分析 198

7.4.1 假设和简化 199

7.4.2 物理模型的三维几何建模和网格划分 199

7.4.3 初始条件与边界条件 200

7.4.4 数值模拟计算结果分析 201

7.4.5 小结 218

参考文献 219

附录Ⅰ 组分热力学属性系数 221

附录Ⅱ 化学方程和Arrhenius系数 227