非均匀混合可燃气云爆炸的数值计算方法

利用计算流体动力学程序进行蒸气云爆炸后果评价是目前流行的方法。鉴于AutoReaGas保守地将气体的浓度分布假定为均匀的化学计量浓度场,导致模拟的气体爆炸后果比实际测量值或事故现场观测值偏大的问题,针对性地对AutoReaGas程序进行了改进:先利用Fluent软件计算出非均匀浓度场,并开发了AutoReaGas软件接口,可以将Fluent软件的计算结果耦合进AutoReaGas软件,把原来均匀分布的浓度场替换成非均匀的浓度场,然后再执行求解器的运算,这样就能得到气体爆炸的温度、压力等变量。将其数值模拟结果与自然扩散型气云爆炸的实验结果进行对比,结果表明:新提出的非均匀混合气云爆炸的数值计算更加符合实验结果,有效地提高了计算精度,也验证了改进计算方法的有效性。在此基础上,应用改进的计算方法及程序对某盐岩储气库地面注采站天然气爆炸的后果进行了实例模拟分析,结论认为:改进的AutoReaGas软件能较好地模拟盐岩天然气地下储气库注采站非均匀混合的高斯气云爆炸。由此进一步扩大了该软件的适用范围。

受限空间障碍物截面变化对混合气体爆炸特性参数的影响研究

为研究障碍物截面变化对混合气体爆炸特性参数的影响规律,运用3D动态流体动力学软件AutoRea Gas建立障碍物截面不同变化方式和趋势的爆炸模型,模拟分析截面不同变化方式(渐变、突变)和不同变化趋势(由大变小、由小变大)对气体爆炸特性参数(速度、压力场)的影响程度和规律。研究表明:改变障碍物的截面变化方式和趋势都会影响可燃气体的爆炸参数。对于爆炸压力场,截面变化情况下的爆炸超压大于截面不变的情况,截面渐变大于截面突变的情况,截面由大到小变化与截面由小到大变化下的爆炸超压呈现相反变化趋势。对于爆炸速度场,截面不同变化方式和趋势下的速度变化情况均为在开始的一小段时间内先减小然后逐渐增大。

瓦斯-煤尘-空气混合物爆炸数值计算

为研究煤尘对瓦斯爆炸特性的影响及不同浓度瓦斯-煤尘-空气混合物爆炸特征参数变化规律,对混合物建立均相湍流燃烧模型和混合物参数计算方法,采用Fortran语言对计算流体力学软件AutoReaGas进行二次开发。利用二次开发后软件研究了混合物爆炸特性,得到不同浓度瓦斯-煤尘-空气混合物爆炸规律及瓦斯-空气和瓦斯-煤尘-空气混合物爆炸特性对比。数值计算结果与试验结果吻合较好,表明该方法研究气-固两相爆炸是可行的,煤尘参与使瓦斯爆炸最大超压和最大压力上升速率分别提高1.8倍和4.7倍,反应速率明显上升。

注空气管内原油蒸气爆炸过程数值分析

在注空气采油生产过程中,必须高度重视可燃油蒸气的爆炸问题。本文借助AutoReaGas气体爆炸模拟软件对注空气管内原油蒸气在高压状态(30MPa)不同初始温度下发生爆炸的过程进行了数值模拟。结果表明,爆炸产生的超压可达450MPa,温度可达2400K,会对油管和井口采气树等设施造成严重破坏;管内爆炸超压值与初始温度关系密切,在爆炸冲击波与反射波未叠加前,初始温度升高会导致爆炸超压的下降,在叠加区域内爆炸初始温度升高会导致爆炸超压的明显升高,750m远处压力基本不再变化;初始温度对爆炸温度影响甚微,初始压力为30MPa时,无论初始温度多大管内温度在距井口600m以后都恢复到初始温度。分析可知,爆炸只会造成充气区域及其附近管段内压力和温度急剧升高,对远场作用不明显。