室内燃气火灾中湍流火焰的数值模拟

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1、分类号：密级：___________________UDC：编号：___________________河北工业大学硕士学位论文室内燃气火灾中湍流火焰的数值模拟论文作者：任金枝学生类别：全日制学科门类：工学硕士学科专业：热能工程指导教师：吴晋湘职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofThermalEngineeringNumericalsimulationofturbulentflameinanindoorgasfirebyRenJinzhiSu

2、pervisor:Prof.WuJinxiangDecember2016原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手

3、段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要目前我国大约有一亿多用户在日常的生活中使用燃气，并且每年大概新增燃气用户八百万。由于燃气发展的规模如此迅速，燃气成为我国易发灾害事故之一。室内用户使用的燃气主要有天然气和液化石油气，由于天然气主要是由管道运输到用户，而液化石油气是通过储气瓶送到用户家中。管道出现泄漏一般是单纯的泄漏，而液化石油

4、气的泄漏相对来说会引起更多的危险事故，如中毒、火灾甚至爆炸。虽然有很多学者研究燃气火灾，但是针对室内有限空间内燃气泄漏后形成的非均匀、非定常的可燃空间中，着火后火焰传播蔓延的行为开展的研究工作还不多见。因此研究室内燃气火灾湍流燃烧过程中火焰蔓延情况重大意义。本文通过将居民室内厨房进行简化，得到两种侧面宽度不同的箱体模型。通过数值模拟计算的方法，来研究室内燃气火灾湍流燃烧过程中火焰蔓延情况，分析了多种工况对于火灾燃烧的过程中的平均速度、涡量、浓度场、温度场以及出口质量流量的变化，并通过一氧化碳和二氧化碳分布的云图来反映火焰面和已燃区域的变化。主要比较了箱体

5、侧面宽度、不同的点火位置、大小两种箱体的窗口大小以及冷态燃气泄漏量对燃烧的影响。还将燃烧模型变为有限速率/涡耗散模型来研究箱体侧面宽度对燃烧过程中反应速率和反应热的影响。研究发现侧面宽度对于火焰到达窗口的时间影响不大，侧面宽度大的工况燃烧过程中涡量、平均速度、平均温度值都比较高，燃烧发展期的燃烧尺度大；靠近泄漏口位置点火火焰蔓延最快，箱体速度高，靠近窗口位置点火火焰蔓延速度最慢；窗口大小对小箱体燃烧过程的影响较小，窗口大小对大箱体燃烧前期过程的影响不是很大，在发展期窗口大小为250mm工况大箱体内的褶皱出现的多和湍流程度大；燃烧前期箱体内的平均速度在冷态

6、泄漏时间为10s时最大，箱体内的平均温度上升最快，冷态为20s工况点火后燃烧有滞后温度一直低于其他两种工况；燃烧模型为有限速率/涡耗散时燃烧过程中箱体内的化学反应速率和反应热的变化趋势是保持一致的，峰值出现的时间也一样，大箱体燃烧更剧烈，箱体内湍流程度更大。关键词：燃气火灾，湍流燃烧，火焰，涡量，数值模拟IABSTRACTAtpresent,ourcountryhasaboutmorethan100millionuserstousegasindailylife,andthereareabouteightmillionnewgasusersperyear.

7、Withtherapiddevelopmentofthescaleoffuelgas,thegassafetyaccidentshavebecomethethirdbiggestkilleraftertrafficaccidentsandaccidentsinourcountry.Theresidentsusuallyusenaturalgasandliquefiedpetroleumgasasfuel,thenaturalgasismainlytransportedbythepipelinetotheusers,andtheliquefiedpetro

8、leumgasissenttotheuser'shomethroughthega