瓦斯输送管道内抑爆过程数值模拟研究

基于流体动力学和燃烧理论,建立了管道直径为500mm的瓦斯爆炸数学模型,借助Fluent流体力学软件,采用有限速率燃烧模型,对管道内甲烷预混气体爆炸后被惰性气体熄灭的过程进行了数值模拟研究,考察了瓦斯被点燃后,喷入不同流量高压、低温二氧化碳气体后管道内的燃烧流场特性．结果表明,二氧化碳喷入量低于12kg/s不能使管内火焰熄灭；二氧化碳喷入量大于16kg/s时,能大大降低管道内混合气体温度,同时降低甲烷和氧气浓度,导致火焰在二氧化碳喷入口所在管道截面处熄灭．此过程中管内最大反应速率降低过程可分为3个阶段,其中2个快速降低阶段均符合幂律模型．二氧化碳喷入量在16~100kg/s时,火焰熄灭时间先迅速变短后变化缓慢；模拟结果与试验结果吻合较好．研究结果可为煤矿防爆抑爆研究工作提供理论依据和参考,同时对保障煤矿安全生产和人民生命安全也具有重要的现实意义．