巷道空间内瓦斯爆炸冲击波传播的数值模拟

为研究在巷道空间里瓦斯爆炸冲击波的传播特性,采用ANSYS/LS-DYNA程序的流固耦合算法,建立巷道瓦斯爆炸物理模型,对巷道空间里瓦斯爆炸过程进行数值模拟,得到瓦斯爆炸过程中冲击波变化云图,并拟合了冲击波衰减变化规律.研究表明:瓦斯爆炸冲击波经历了从球面到平面冲击波的发展过程,最终冲击波逐渐衰减为常压状态,但在受限空间内瓦斯爆炸冲击波遇壁面会发生反射与叠加,因此要合理的设置泄压口;爆炸冲击波超压与距离成非线性关系,即爆炸冲击波超压与距离的平方根成反比.研究结果对瓦斯爆炸传播事故的预防和灾害控制有一定的指导作用.

掘进巷道内瓦斯爆炸破坏过程的数值模拟

本文借助ANSYS/LS-DYNA建立瓦斯爆炸巷道模型,研究在爆炸冲击作用下巷道壁面的损伤变化过程。结果表明,掘进巷道壁面上下隅角处最先受到破坏;其应力破坏呈现递进式传播,是连续的破坏过程;在距离爆源位置越近应力变化越大。研究结果可为优化巷道结构设计和安全防护提供一定的参考。

瓦斯爆炸冲击波在变径管道中的传播特性

为了研究管道截面突变对瓦斯爆炸冲击波的传播特性影响,利用ANSYS/LS-DYNA建立变径管道模型,在管道封闭端填充长度0.4 m,9.5%浓度的瓦斯混合气体,对瓦斯爆炸冲击波在变径管道内的传播特性进行了数值模拟。测得了变径管道中心,管道壁面处各测点的速度、超压。结果表明:瓦斯爆炸产生的爆炸波在管道变径区域发生了复杂反射并出现了反流现象,加大了管道变径区域的爆炸强度,使得爆炸波通过变径截面后的短时间内,出现了更高的二次超压峰值,且对管道壁面的冲击也更为严重。因此在对井下巷道进行开拓设计时,为应对可能发生的瓦斯爆炸灾害,应避免井下巷道面积突变或减缓巷道面积的变化程度。

瓦斯爆炸对地下巷道破坏效应的数值模拟分析

为了研究瓦斯爆炸对地下巷道壁面结构的冲击作用规律以及瓦斯爆炸与巷道壁面耦合效应,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立管道物理模型,数值模拟了耦合和解耦合条件下管道内瓦斯爆炸压力变化、压力等值线分布、能量变化及管道等效应力的变化情况.模拟结果表明:(1)耦合效应下对爆炸流场内部的冲击超压大小的影响基本上可以忽略;(2)解耦合条件下,管道的应力等压线分布呈现较规则同心环,而耦合条件下,在整个传播过程管道内等压线分布处于紊乱状态,可知在耦合效应下瓦斯爆炸流场在巷道中会变得更加复杂;(3)等效应力分布导致管道多次轻微变形,但第1次变形破坏最为有效,可知瓦斯爆炸时应力波是随着时间的推移逐渐减少.研究结果能够对地下巷道的设计提供一定的理论指导,对减小瓦斯爆炸的损失也具有重要的现实意义.