畢業(yè)論文答辯

1、歡迎各位老師和同學(xué)參加歡迎各位老師和同學(xué)參加我的碩士論文答辯我的碩士論文答辯! !管道中甲烷管道中甲烷/ /空氣預(yù)混火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)空氣預(yù)混火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律及泄爆特性的研究律及泄爆特性的研究 目目錄錄課題背景介紹課題背景介紹1實驗平臺實驗平臺2實驗結(jié)果分析實驗結(jié)果分析3結(jié)論與展望結(jié)論與展望41課題背景介紹課題背景介紹研究背景能源結(jié)構(gòu)能源結(jié)構(gòu)油氣油氣改變改變烴類烴類易燃易燃易爆易爆城市人口城市人口及資源相及資源相對集中對集中 極易造成大量人員極易造成大量人員傷亡和巨大財產(chǎn)損傷亡和巨大財產(chǎn)損失，給城市公共安失，給城市公共安全帶來巨大隱患全帶來巨大隱患 南京塑料四廠丙烯管道泄漏爆炸南京塑料四廠丙烯管道泄漏爆炸

2、管道中管道中甲烷空甲烷空氣預(yù)混氣預(yù)混氣體在氣體在方形的方形的火焰?zhèn)骰鹧鎮(zhèn)鞑ヒ?guī)律播規(guī)律及泄爆及泄爆的研究的研究實驗研究實驗研究數(shù)值模擬數(shù)值模擬高速攝影系統(tǒng)高速攝影系統(tǒng)紋影系統(tǒng)紋影系統(tǒng)壓力傳感器壓力傳感器火焰?zhèn)鞑サ囊?guī)律和動態(tài)機理火焰?zhèn)鞑サ囊?guī)律和動態(tài)機理不同泄壓口強度對泄爆不同泄壓口強度對泄爆過程的影響過程的影響建立數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)模型對對比比分分析析不同泄壓口比率情況下的預(yù)混火不同泄壓口比率情況下的預(yù)混火焰?zhèn)鞑ミ^程焰?zhèn)鞑ミ^程相互補充，以增進對泄爆機理的認(rèn)識與研究相互補充，以增進對泄爆機理的認(rèn)識與研究流體力學(xué)、燃燒化學(xué)、化學(xué)動力學(xué)流體力學(xué)、燃燒化學(xué)、化學(xué)動力學(xué)2實驗平臺實驗平臺1 1碘鎢燈；碘鎢燈；

3、2 2凸透鏡；凸透鏡；3 3狹縫；狹縫；4 4小反射鏡；小反射鏡；5 5主凹面鏡；主凹面鏡；6 6刀口；刀口；7 7高速攝像機；高速攝像機；8 8點火棒；點火棒；9 9離子探針；離子探針；1010壓力傳感器；壓力傳感器；1111泄壓口；泄壓口；1212點火裝置；點火裝置；1313真空泵；真空泵；1414配氣罐；配氣罐；1515同步控制裝置；同步控制裝置；1616計算機計算機3實驗結(jié)果分析實驗結(jié)果分析火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的研究火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的研究預(yù)混氣體泄爆過程的研究預(yù)混氣體泄爆過程的研究不同體積濃度下的火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的研究不同體積濃度下的火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的研究 不不同泄壓口比率對泄爆過程影響的研究同泄壓口比率

4、對泄爆過程影響的研究 不同泄壓口強度對泄爆過程影響的研究不同泄壓口強度對泄爆過程影響的研究 不同體積濃度下的火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的研究不同體積濃度下的火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的研究 0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.09-202468101214161820222426283032343638火焰位置傳播速度時間(s)火焰位置(cm)024681012傳播速度(m/s)0.020.040.0602040壓力（kPa）時間（s）9.5%不同體積濃度下的火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的研究不同體積濃度下的火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的研究 7.5%0.050.100.150.200.250.300.350.4

5、0182022242628303234363840424446485052 傳播位置 火焰速度時間（s）火焰位置（cm）024傳播速度（m/s）0.00.10.20.30.40.5-50510152025壓力（kPa）時間（s）0.100.150.200.250.300.350.400.450.50182022242628303234363840424446485052 火焰位置 傳播速度時間（s）火焰位置（cm）024傳播速度（m/s）0.000.010.020.030.040.05-50510152025壓力（kPa）時間（s）11.5%不同體積濃度下的火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的研究不同體積濃度下的火

6、焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的研究 不同體積濃度不同體積濃度9.5%7.5%11.5%速度峰值速度峰值11.5 m/s3.9 m/s2.6 m/s達到速度峰值時達到速度峰值時間間30 ms70 ms135 ms離點火端的距離離點火端的距離14 cm21.9 cm22.67 cm壓力峰值壓力峰值32.23 kPa22 kPa23 kPa達到壓力峰值時達到壓力峰值時間間35 ms200 ms200 ms火焰特征火焰特征Tulip火焰火焰傾斜類傾斜類Tulip火焰火焰傾斜平面傾斜平面不同體積濃度下的火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的研究不同體積濃度下的火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律的研究 接近當(dāng)量比濃度時，速度和壓力值均達到最大值，且接近當(dāng)量比濃度時，速

7、度和壓力值均達到最大值，且達到最大值所花的時間也較少。達到最大值所花的時間也較少。 化學(xué)當(dāng)量比濃度下的，管道內(nèi)火焰?zhèn)鞑ミ^程中會形成標(biāo)化學(xué)當(dāng)量比濃度下的，管道內(nèi)火焰?zhèn)鞑ミ^程中會形成標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)的TulipTulip火焰結(jié)構(gòu)。而貧燃火焰結(jié)構(gòu)。而貧燃(7.5%)(7.5%)和富燃和富燃(11.5%)(11.5%)條件下不條件下不能形成或勉強形成類似傾斜能形成或勉強形成類似傾斜TulipTulip火焰的結(jié)構(gòu)。火焰的結(jié)構(gòu)。 不同泄壓口比率對泄爆過程的影響的研究不同泄壓口比率對泄爆過程的影響的研究 物理模型為長方形，尺寸為0.50.080.08m，點火端位于左端封閉端，管道右端設(shè)置泄壓口，管道內(nèi)從左到右設(shè)置間

8、隔0.05m，共設(shè)置11個測點。劃分301010個網(wǎng)格，初始壓力1atm；初始溫度：293.15 K；右端設(shè)置不同不同面積大小的泄壓口，共設(shè)置了10%、20%、30%、40%、60%、80%和100%的泄壓口。采用數(shù)值模擬的方法，建立相應(yīng)的物理和數(shù)學(xué)模型，對研究對象進行初步的探索，這樣可指導(dǎo)進行實驗研究。 0.000.020.040.060.080100020003000400050006000壓力（Pa）時間（s） 10% 20% 30% 40% 60% 80% 100%0.000.020.040.060.0801020304050速度（m/s）時間（s） 10% 20% 30% 40% 6

9、0% 80%100%泄壓口比率壓力傳播速度一次波峰二次波峰壓力峰值(kPa)所耗時間(s)峰值(m/s)所耗時間(s)峰值(m/s)所耗時間(s)10%5.18390.0212636.6240.0191642.250.0227420%3.25820.020938.5940.0192243.2150.0225630%2.12720.0202939.9330.0191642.7490.0224540%1.46130.0195340.8050.0192242.2920.0224160%1.00550.0179541.5350.0187942.1820.0233480%0.77930.0173442.

10、0660.0190442.3710.02341100%0.63730.0170942.4530.0190442.9150.0234p超壓峰值與泄壓口比率成反比，而速度峰值則與泄壓口比率成正比。超壓峰值與泄壓口比率成反比，而速度峰值則與泄壓口比率成正比。 p40%40%之前火焰速度和壓力的變化幅度較大，而在之前火焰速度和壓力的變化幅度較大，而在40%40%之后變化幅度較小，之后變化幅度較小，因此根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果認(rèn)為因此根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果認(rèn)為40%40%是最佳泄壓口比率，因此研究泄壓口強是最佳泄壓口比率，因此研究泄壓口強度對泄爆過程影響基于該泄壓口比率下進行的相關(guān)實驗。度對泄爆過程影響基于該泄壓口比

11、率下進行的相關(guān)實驗。 01020304050607080901001100123456壓力峰值速度峰值泄壓口比率（%）壓力（kPa）3637383940414243速度（m/s）不同泄壓口強度對泄爆過程的影響的研究不同泄壓口強度對泄爆過程的影響的研究 泄壓膜片泄壓膜片-密封容器內(nèi)的可燃物、抵制惡劣天氣的密封容器內(nèi)的可燃物、抵制惡劣天氣的侵蝕和防止產(chǎn)物的污染的重要作用，因此在工業(yè)侵蝕和防止產(chǎn)物的污染的重要作用，因此在工業(yè) ( (如容器、如容器、建筑物或連通裝置等建筑物或連通裝置等) )上得到廣泛應(yīng)用。上得到廣泛應(yīng)用。編號材料厚度（mm）泄壓膜A聚乙烯0.101泄壓膜B塑料紙0.381泄壓膜C塑料

12、紙1.0160.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0320.0340.0360.038182022242628303234363840424446 火焰位置 傳播速度時間（s）火焰位置（cm）468101214161820222426傳播速度（m/s）0.000.010.020.030.040.050.060.07-10-505101520壓力（kPa）時間（s）泄壓膜泄壓膜A A泄壓膜泄壓膜B B0.020.030.040.050.060.070.0818202224262830323436384042444648 火焰位置 傳播速度時間（s）火焰位置（cm）-4-

13、20246810121416速度（m/s）0.000.020.040.060.080.100.120.14-30-20-10010203040壓力（kPa）時間（s）泄壓膜泄壓膜C C0.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0550.0600.065101214161820222426283032343638 火焰位置 傳播速度時間（s）火焰位置（cm）1234567891011121314速度（m/s）0.000.020.040.060.080.100.120.14-40-200204060壓力（kPa）時間（s）類別類別泄壓膜泄壓膜A A泄壓膜泄壓膜B B泄壓膜泄壓

14、膜C C時刻（時刻（s s）0.0250.0250.0280.0280.0380.038速度峰值（速度峰值（m/sm/s）22.522.5151512.912.9時刻（時刻（s s）0.0250.0250.0370.0370.050.05壓力峰值（壓力峰值（kPakPa）19.119.138.438.44848泄壓強度速度峰值壓力峰值所耗時間泄壓膜A=開口泄壓，速度壓力同時到達峰值。膜B和C，壓力滯后速度。泄壓膜強度，體現(xiàn)在速度和壓力變化。前驅(qū)壓力波加速，反射壓力波減速：最終決定了火焰結(jié)構(gòu)的特性。4結(jié)論和展望結(jié)論和展望體積濃度體積濃度 體積濃度接近當(dāng)量比體積濃度接近當(dāng)量比濃度時，速度和壓力最濃

15、度時，速度和壓力最大，且形成典型的大，且形成典型的Tulip火焰。當(dāng)濃度偏火焰。當(dāng)濃度偏離當(dāng)量比時，火焰結(jié)構(gòu)離當(dāng)量比時，火焰結(jié)構(gòu)勉強形成類勉強形成類Tulip火焰火焰或不能形成?；虿荒苄纬伞Ｐ箟嚎诒嚷市箟嚎诒嚷?超壓峰值與泄壓口比超壓峰值與泄壓口比率成反比，而速度峰值率成反比，而速度峰值則與泄壓口比率成正比。則與泄壓口比率成正比。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果認(rèn)為根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果認(rèn)為4 40%0%是最佳泄壓口比率是最佳泄壓口比率。泄壓膜強度泄壓膜強度 泄壓膜強度越大，管泄壓膜強度越大，管內(nèi)甲烷內(nèi)甲烷/ /空氣預(yù)混氣體所空氣預(yù)混氣體所能達到的速度峰值越小，能達到的速度峰值越小，達到速度峰值所耗的時達到速度峰值所耗的時間也越長；而壓力峰值間也越長；而壓力峰值則越大，達到壓力峰值則越大，達到壓力峰值所耗時間越多。所耗時間越多。速度和壓力速度和壓力 壓力和速度聯(lián)系密壓力和速度聯(lián)系密切。壓力波的外在表征切。壓力波的外在表征為對速度的影響，而內(nèi)為對速度的