温小萍，余明高，邓浩鑫，陈俊杰，王发辉，刘志超

（1河南理工大学机械与动力工程学院，河南 焦作 454003；2河南理工大学安全科学与工程学院，河南 焦作 454003）



小尺度受限空间内瓦斯湍流爆燃大涡模拟

温小萍1，余明高2，邓浩鑫1，陈俊杰1，王发辉1，刘志超1

（1河南理工大学机械与动力工程学院，河南 焦作 454003；2河南理工大学安全科学与工程学院，河南 焦作 454003）

构建了150 mm × 150 mm × 500 mm小尺度受限空间三维模型，基于火焰表面密度模型和Charlette湍流燃烧模型，对两侧连续障碍物条件下瓦斯爆燃火焰与湍流耦合过程进行了大涡模拟（LES）。模拟结果均与实验结果进行了比较。结果表明：大涡模拟可以很好预测瓦斯爆燃过程中的火焰结构、火焰锋面位置、火焰传播速度及超压，验证了大涡模拟及湍流燃烧模型对于瓦斯爆燃的适用性。此外，通过Karlovitz数定量描述了瓦斯爆燃火焰与湍流之间的相互作用及其变化规律，并对不同时刻的火焰模态进行了判别，在两侧连续障碍物条件下瓦斯湍流爆燃火焰先后经历波纹小火焰和薄反应区两种模态。

爆燃；湍流；模型；数值模拟；超压；火焰

DOI：10.11949/j.issn.0438-1157.20151219

Lee等［5］通过实验研究指出，大尺度障碍物形成的湍流是爆燃火焰加速机制的最重要因素，并将这种在大尺度湍流激励下的爆燃过程称为湍流爆燃。国内外不少学者研究过瓦斯爆燃火焰加速机理，并进行了相关实验［6-10］或数值模拟［11-18］的研究，但由于现有实验方法和测试手段的限制，均未能很好捕捉详实的火焰传播过程和湍流流场。……