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第1章 绪论1

1.1 受限空间气体爆炸1

1.2 受限空间气体爆炸科学与技术的发展2

1.3 可燃气体爆炸数值模拟研究进展5

1.4 受限空间油气爆炸数值模拟研究中的术语和概念11

第2章 受限空间油气蔓延数值模拟13

2.1 引言13

2.2 受限空间油气扩散蔓延分析模型概述13

2.2.1 基本假设及控制方程13

2.2.2 湍流模型14

2.2.3 控制方程的通用形式16

2.2.4 模拟仿真的数值方法17

2.2.5 压力-速度耦合问题的有限体积法19

2.2.6 小结23

2.3 狭长受限空间油气蔓延分析模型与实验验证23

2.3.1 模拟主坑道油气扩散蔓延数值模拟结果与分析23

2.3.2 地下排水管沟油气扩散蔓延数值模拟结果与分析38

2.3.3 小结45

参考文献46

第3章 热着火数值模拟47

3.1 引言47

3.2 数学模型47

3.2.1 数学模型的概述47

3.2.2 油气热着火数学分析模型的确定50

3.2.3 控制方程51

3.2.4 应机理和模型52

3.2.5 辐射模型66

3.2.6 小结68

3.3 数值计算方法与定解分析69

3.3.1 几何建模及网格划分69

3.3.2 控制方程组的离散化69

3.3.3 控制方程组的求解73

3.3.4 物性参数计算75

3.3.5 边界条件的设定78

3.4 数学模型及数值方法验证80

3.4.1 冷态流场模拟的验证与分析80

3.4.2 统一模型的验证82

3.4.3 ISAT加速算法的效率及精度分析87

3.4.4 小结87

3.5 温升源条件下油气热着火数值模拟结果与分析88

3.5.1 计算条件88

3.5.2 流场特征分析89

3.5.3 油气着火过程机理分析89

3.5.4 油气组分作用分析及基于的油气浓度的组份分类92

3.5.5 空间尺度对油气热着火的影响的机理分析95

3.5.6 小结96

3.6 高温热源条件下油气热着火数值模拟结果与分析96

3.6.1 计算条件96

3.6.2 流场特征分析97

3.6.3 油气热着火过程的机理分析97

3.6.4 油气热着火临界着火温度机理分析99

3.6.5 油气热着火压力范围的机理分析101

3.6.6 油气热着火延迟期规律的分析102

3.6.7 湿度影响热着火的机理探讨105

3.6.8 小结105

参考文献105

第4章 狭长受限空间油气爆炸数值模拟107

4.1 引言107

4.2 狭长受限空间油气爆炸分析模型107

4.2.1 狭长受限空间油气爆炸湍流流场的特点107

4.2.2 狭长受限空间油气爆炸湍流模型研究108

4.2.3 基于总能的RNGk-ε湍流模型109

4.2.4 狭长受限空间壁面边界条件数值化研究113

4.3 基于多种控制机理的湍流爆炸燃烧模型115

4.3.1 狭长受限空间油气湍流爆炸燃烧过程的特点115

4.3.2 狭长受限空间油气爆炸湍流燃烧模型研究116

4.3.3 狭长受限空间油气爆炸多控制机理湍流燃烧模型119

4.4 狭长受限空间油气爆炸机理、分析模型与实验验证121

4.4.1 引言121

4.4.2 狭长受限空间油气爆炸数值计算方法研究121

4.4.3 狭长受限空间油气爆炸数值计算方法验证123

4.5 狭长受限空间油气爆炸数值模拟结果与分析126

4.5.1 引言126

4.5.2 狭长受限空间油气爆炸过程数值仿真模型126

4.5.3 狭长受限空间油气爆炸数值模拟结果研究128

4.5.4 其他狭长受限空间常用爆炸仿真模型的计算结果分析135

参考文献138

第5章 容积式受限空间油气爆炸数值模拟141

5.1 引言141

5.2 容积式受限空间油气爆炸分析模型概述141

5.2.1 容积式受限空间油气爆炸湍流流场的特点141

5.2.2 油气混合物的爆炸过程142

5.2.3 容积式受限空间油气爆炸湍流模型142

5.2.4 基于总能的RNGk-ε湍流模型143

5.2.5 壁面边界处理方法146

5.2.6 基于多种控制机理的湍流爆炸燃烧模型148

5.2.7 湍流燃烧模型148

5.2.8 多控制机理湍流爆炸燃烧模型148

5.3 容积受限空间油气爆炸机理、分析模型与实验验证150

5.3.1 容积式受限空间油气爆炸过程数值模拟分析150

5.3.2 数值模拟分析结果与实验结果的比较152

5.3.3 两起油库覆土立式油罐油气混合物爆炸事故的数值模拟及数值模拟分析结果分析154

5.4 容积受限空间油气爆炸数值模拟结果与分析162

5.4.1 引言162

5.4.2 立式油罐类容积式受限空间油气爆炸过程重要特征的数值模拟分析研究163

5.4.3 油罐油气爆炸影响因素的数值模拟分析研究167

5.4.4 油气爆炸压力波振荡现象的模拟数值模拟分析研究169

参考文献172

第6章 受限空间油气爆炸被动安全控制数值模拟173

6.1 引言173

6.2 油气爆炸被动安全控制数值模拟分析模型与验证173

6.2.1 油气爆炸抑制两相流基本模型173

6.2.2 模型的验证177

6.3 狭长受限空间油气爆炸抑制数值模拟结果与分析178

6.3.1 引言178

6.3.2 油气爆炸及其抑爆模拟过程179

6.3.3 数值模拟计算结果分析180

6.3.4 油气爆炸抑制主要影响因素分析185

参考文献190

第7章 油气爆炸主动安全控制模拟研究191

7.1 引言191

7.2 可燃气体惰化防爆研究概述191

7.3 燃惰气油罐油气惰化置换数值分析模型概述193

7.3.1 常温燃惰气油罐油气惰化置换过程数学模型193

7.3.2 高温燃惰气油罐油气惰化置换过程数学模型194

7.3.3 组分质量守恒方程195

7.3.4 通用方程式下的离散方程196

7.3.5 离散方程的算法研究197

7.3.6 小结198

7.4 燃惰气油罐油气惰化置换通风数值模拟结果与分析198

7.4.1 假设和简化199

7.4.2 物理模型的三维几何建模和网格划分199

7.4.3 初始条件与边界条件200

7.4.4 数值模拟计算结果分析201

7.4.5 小结218

参考文献219

附录Ⅰ 组分热力学属性系数221

附录Ⅱ 化学方程和Arrhenius系数227