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油气在持续热壁下热着火发生的数值模拟*

2018-05-21吴松林欧益宏张培理梁建军

爆炸与冲击 2018年3期

吴松林,杜 扬,欧益宏,张培理,梁建军

(1.陆军勤务学院基础部,重庆 401311;2.陆军勤务学院供油工程系,重庆 401311)

可燃气体着火过程的影响因素、燃烧特性、传播特性等一直是安全领域的研究热点,已取得了许多成果。其中对单质可燃气体的研究成果较多,对混合可燃气体的研究较少,如油气。油气是一种主要由轻质烷烃组成的混合物。混合物的研究较困难,如对汽油燃烧特性的研究,往往采用其替代物进行研究[1-3]。Du等[4]已通过实验研究了油气着火的影响因素,欧益宏等[5]、杜扬等[6]、Ou等[7]已通过实验研究了受限空间爆炸的传播特性。但受实验条件限制,某些研究还有待深入,如温度、压力、火焰速度、湍流变化速度、组分变化速度等参数的演变特征。数值模拟是研究可燃气体着火、爆炸过程的一种有效方法,如Bi等[8]、Wang等[9]、Skjold等[10]研究了具有某种特殊几何结构的封闭管道内的气体爆炸过程,Sarli等[11]研究了有障碍物直管道内的气体爆炸过程。通过数值模拟能获得采用实验方法不能测试和观察到的一些信息,而且还具有安全、经济的特点。但是数值模拟的关键是建立恰当的模型、反应机理和初始条件。吴松林等[12]对油气的化学反应机理进行了简化,为油气着火、爆炸的数值模拟奠定了基础。本文中,基于油气简化机理[12]和实验结果[13],将油气化学动力学、辐射模型和传质相互耦合,通过建立统一控制方程组模型,选择适当的数值解法和初始条件,对持续热壁条件下油气热着火的发生进行数值模拟,以期获得的相关数值结果可作为实验结果的有益补充和启发进一步探讨。……

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