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受限空间内天然气爆炸反应过程模拟分析
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摘要：为定量研究受限空间内天然气爆炸反应动力学特征，开展了3个方面的研究工作，①建立了基于激波管的天然气爆炸过程数值分析模型；②将天然气气相燃烧动力学反应分解为53种反应组分、325种基元反应，给出了朗金一雨贡尼关系式和正激波的压强比、密度比和温度比计算方法；③利用化学反应模拟软件CHEMKIN构建天然气燃烧过程机理文件，对激波诱导受限空间内天然气混气爆炸过程进行数值模拟，讨论了反应过程、初始压力和空间尺寸对天然气爆炸过程的影响，并绘制了天然气爆炸温度、压力变化特征曲线。结果表明：采用入射激波模拟混气引爆过程中体系温度会出现跳跃式上升随之向下扰动；混气被引爆后温度逐步提高，在温度达到峰值时压力随之提高；提高初始压力将缩短混气引爆时间，高的初始压力可以得到更为迅速的反应速度和更高的爆炸压力；空间尺寸对散热作用的影响高于其对活性基团消毁作用的影响，小尺寸空间条件下可以获得更迅速的爆炸升压速度。
关键词：天然气爆炸??受限空间??激波??基元反应??可压缩性气体??数值分析??动力学模型
Simulationanalysisofnaturalgasexplosionwithinconfinedspace
Abstract：Toquantifythekineticsfeaturesofnaturalgasexplosioninaconfinedspace，researcheswereconductedonthreeaspects．Firstly，anumericalmodelbasedonshockwavetubeswasestablishedtoanalyzetheprocessofnaturalgasexplosion．Secondly，kineticreactionsforthecombustionofnaturalgasweredividedinto53reactioncomponentsand325typesofelementaryreaction，andtheRankine-HugoniotEquation，togetherwithmethodsforthecalculationofpressure，densityandtemperatureratiosofnormalshocks．wereproposed．Thirdly，gascombustionmechanismsweredeterminedbyusingthechemicalreactionsimulationsoftwareCHEMKIN-PROtoperformnumericalsimulationofnaturalgasmixtureexplosioninducedbyshockwavesinaconfinedspace．Moreover，impactsofreactionprocess，initialpressureandspatialdimensionsonnaturalgasexplosionwerereviewed，andcharacteristiccurvesforchangesintemperaturesandpressuresduringnaturalgasexplosionsweregenerated．Researchresultsshowthatthesystemtemperaturesintheexplosionofnaturalgasmixturesinducedbyfeedingshockwavesmayincreaseinleapaccompaniedbydownwarddisturbances．Upondetonation，temperaturesofgasmixturesmayincreasegradually．Pressuresmayalsoincreaseassoonasthepeaktemperatureisreached．Increasesininitialpressuresmayshortenthedetonationtimeofgasmixtures．Inaddition，higherinitialpressur
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