点火位置对甲烷/空气预混爆炸特性影响的数值模拟研究

作者：王金贵; 梁志星; 胡强强; 朱杭钦; 胡超; 魏林慧^*

来源：爆破, 2023, 1-17.

• 点火位置
• 甲烷/空气预混气体
• 火焰前锋
• 大涡模拟
• 密闭球形容器

密闭容器内预混气体爆炸非常复杂，为研究点火位置对甲烷/空气预混气体爆炸特性的影响，在初始压力为101kPa和初始温度为300K的环境下，开展1m3密闭球形爆炸容器中10 vol.%甲烷浓度的中心点火爆炸实验，并使用Fluent数值模拟软件，采用LES湍流模型和Zimont燃烧模型，研究不同点火位置(中心点火、0.5R点火、R点火)对容器内甲烷/空气预混气体爆炸特性的影响，包括火焰结构演化、爆炸温度、爆炸压力、爆炸压力上升速率。结果表明：(1)在中心、0.5R和R处点火时，火焰分别向四周膨胀直至容器壁面、轮廓由最初的“左薄右厚”逐渐转变为“左侧凸起的尖角”和在壁面处从“圆弧形”逐渐拉伸转变成“尖形”向左侧发展；(2)不同点火位置下温度场存在温度梯度，升温规律均由点火中心能量持续向外释放，温度不断积聚升高；(3)不同点火位置下爆炸压力变化趋势基本一致，由于壁面绝热，最终最大爆炸压力均稳定在766kPa左右；(4)中心点火时最大爆炸压力上升速率最大，较0.5R点火和R处点火分别增大了94.5%和141.8%。研究结果可加深对可燃气体爆炸特性的认识，为可燃气体储存过程中的安全防护提供理论参考。

• 单位
  福州大学