管道中氢气-空气爆轰的多级泄爆数值模拟研究

为了研究管道内氢气的爆燃转爆轰及其抑制过程,对单个障碍物管道中氢气-空气混合物燃爆过程以及多级泄爆进行了二维数值模拟。基于氢气-空气19步详细化学反应动力学机理,以及k-ε湍流模型、概率密度函数输运方程和同位网格SIMPLE算法,采用计算流体软件Fluent进行模拟。结果表明:密闭管道无泄爆时,在距点火端1.5 m左右爆燃转为爆轰;泄爆口的位置对管道内氢气-空气预混气体的爆炸参数有重要影响,泄爆口位于管道中部时,能降低管道内爆轰超压,泄爆效果较好;位于管道中部单个泄爆口泄爆时,有效降低爆轰超压,管道中部设置2个泄爆口时,能通过压力和混合气体的泄放将管道中已经发生的爆轰衰减为爆燃;当有3个泄爆口泄爆时,管道中没有发生爆轰,达到良好的泄爆效果。

管道内可燃气体爆炸多级泄爆的数值模拟

基于k-ε湍流模型、涡耗散概念燃烧模型（EDC）和同位网格SIMPLE算法，利用Fluent软件建立二维数值计算模型，对管道内可燃气体的泄爆过程进行数值模拟，讨论了泄爆口数量对管道内爆炸压力和火焰传播的影响规律。研究发现，密闭管道内可燃气体爆炸的压力峰值为0．7640MPa，单个泄爆口泄爆时管道内的压力峰值为0．3887MPa，2个泄爆口泄爆时管道内的压力峰值为0．3069MPa，3个泄爆口泄爆时管道内的压力峰值为0．1421MPa。多级泄爆时管道内压力峰值比单个泄爆口泄爆更小，多级泄爆对爆炸强度的抑制效果更好。多级泄爆时，泄爆口数量越多，管道内爆炸压力越小，火焰传播速度越慢，火灾危险性越小。