三种多分支结构坑道内油气爆炸过程的大涡模拟

摘要

多分支结构坑道在石油化工、天然气工业中应用十分广泛.研究多分支结构坑道内的油气爆炸过程,对避免或减小人员伤亡和财产损失、提高多分支结构坑道的安全防护水平具有重要意义.针对三种多分支结构坑道(一字分布型、交错分布型、相对分布型),采用WALE湍流模型和Zimout预混燃烧模型对上述三种坑道内的油气爆炸过程进行了模拟分析,重点研究了火焰传播速度、火焰面积、超压峰值、超压上升速率等爆炸过程的关键参数.数值模拟结果表明:总容积不变时,一字分布型和交错分布型坑道内的火焰速度、升压速率均大于相对分布型坑道;支坑道数量不变时,一字分布型和交错分布型火焰传播规律相似,但交错型分布坑道内较一字型分布作用更强;数值分析结果表明,火焰传播速度、火焰面积与爆炸超压特性关系密切,三者之间相互耦合、相互激励,存在显著的正反馈机制.