粉尘浓度对20L球罐内硫磺粉尘分散过程流场特性的影响

为了解不同浓度的硫磺粉尘在20 L球罐内分散过程流场特性的变化规律,采用CFD数值模拟方法再现球罐内硫磺粉尘分散过程,揭示粉尘浓度与湍流动能、流场速度、粉尘云浓度、最佳点火延迟时间之间的关系。研究结果表明:在其他条件一定时,喷入的粉尘越少,球罐内湍流动能和流场速度的峰值越大,球心处的粉尘云等效浓度的峰值越小,粉尘颗粒滞留在球心处的时间越短,即粉尘浓度越小,最佳点火延迟时间段越小;粒径为163μm、浓度为0.15,0.3,0.45 kg/m3的硫磺粉尘对应的最佳点火延迟时间分别是50~60,50~85,50~105 ms。

基于20 L球罐的多相混合物扩散模拟

为更好地探索多相混合物的爆炸特性,以铝粉、乙醚、空气为研究对象,基于20 L球型爆炸罐建立三维计算模型,对气固两相和气液固三相混合物的分散过程进行数值模拟,以分析不同多相混合物分散过程的差异,并为测量多相混合物爆炸下限时的点火延迟时间设定提供参考。监测分析铝粉浓度粒子分布、流场内部湍流动能以及液相体积百分数等的演化过程,讨论混合物分散效果的差异,并确定测量爆炸下限的点火延迟时间。研究结果表明:实验工况下,液相的存在会降低粉尘云团的湍流动能、降低其扩散速度,并使粉尘云内部浓度更均匀。测量多相混合物爆炸下限时,三相混合物的最佳点火延迟时间早于气固两相混合物10～20 ms。

RP-3航空煤油油气燃烧特性试验研究

在20 L球形密闭罐内开展RP-3航空煤油油气燃烧试验,测定初始温度400 K、初始压力40~140 kPa、当量比0.7~1.5下RP-3航空煤油油气的火焰传播特性,分析了初始压力及当量比对火焰传播的影响,同时以点火位置为变量研究了火焰发展形态特征。结果表明:RP-3航空煤油的无拉伸层流火焰传播速度、拉伸层流火焰传播速度及层流燃烧速度随当量比增加呈先上升后降低趋势,在当量比为1.1时均达到最大值;随着初始压力的增大,三个速度相关的特征参数呈负相关变化;热扩散不稳定性及浮力不稳定性加剧了火焰面受到的流体动力学不稳定性影响,导致火焰不稳定性增强,在偏离中心点火位置时火焰面上产生了典型的细胞形状结构。