Повышение взрывобезопасности газовых топок путем выбора места установки взрывного клапана

• Автор: Барг, Михаил Аркадьевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава 1 Аналитический обзор.

1.1 Исследования взрывов в топках и других незамкнутых объемах

1.2 Работы по моделированию масштабных взрывов газа.

1.3 Численное моделирование в газовой динамике

1.4 Исследование и моделирование процессов горения

1.4.1 Режим горения без предварительного перемешивания

1.4.2 Режим горения предварительно перемешанной смеси.

1.4.3 Моделирование горения на основе химической кинетики реакций.

1.4.4 Определение нормальной скорости распространения пламени.

1.5 Моделирование теплообмена.
Выводы по главе 1.
Г лава 2 Математическая модель внутритопочных процессов.
2.1 Математическое описание газодинамических течений методом крупных частиц
2.2 Моделирование процесса горения газовой смеси в методе крупных частиц
2.3 Реализация краевых условий
2.4 Учет теплообмена на границах при моделировании воспламенении газовоздушной смеси.
2.5 Анализ математической модели
2.6 Алгоритм и программная реализация модели
2.7 Направления дальнейшего усовершенствования модели.
Выводы по главе 2.
Глава 3 Объект, метод и средства экспериментального исследования
3.1 Объект и метод исследования.
3.2 Средства измерения
3.3 Методика проведения эксперимента па установке Сержант1.
3.4 Установочный эксперимент
3.5 Основной физический эксперимент.
Выводы по главе 3.
Глава 4 Адекватность и применимость модели
4.1 Постановка численных экспериментов
4.2 Определение входных параметров модели.
4.3 Исследование адекватности модели
4.4 Применимость модели.
Выводы по главе 4.
Заключение
Список литературы


Диссертация содержит 7 страниц основного текста, в том числе 3 таблицы, рисунка, 2 наименования литературы и приложения на страницах. Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируется цель диссертационной работы, указываются применяемые методы исследований, научная новизна, практическая ценность работы, приводится краткий обзор структуры диссертации и основные научные положения, выносимые на защиту. В первой главе производится анализ современного состояния исследуемых вопросов. Анализ производился по научным, техническим и патентным источникам информации. Приводится обзор работ, посвященных исследованию взрывов газа в незамкнутых объемах а также существующих программных комплексов для моделирования масштабных взрывов газа. Приводится классификация методов, применяемых для моделирования динамики сплошных сред. Рассматриваются современные подходы к моделированию горения в газовой динамике, работы по моделирования теплообмена в топочных установках. Во второй главе описывается математическая модель процесса взрыва газовой смсси на основе метода крупных частиц. Приводится основная концепция метода крупных частиц. Подробно рассматривается предлагаемый авторами диссертационной работы способ моделирования горения смеси. Описывается способ учета конвективного и лучистого теплообмена. Далее приводится анализ полученной модели, описываются ее входные и выходные параметры. Рассматривается алгоритм и программная реализация предложенной модели. В третьей главе описываются физические эксперименты, произведенные для оценки адекватности разработанной модели, а также для определения значений некоторых параметров модели. Приводится описание экспериментальной установки, информационно-измерительной системы, оцениваются погрешности измерений. Описывается методика проведения экспериментов. Результаты эксперимента применены к решению задачи о влиянии места установки взрывного клапана на давление взрыва в топке котла. В четвертой главе производится сравнение результатов численного моделирования с результатами физического эксперимента. Описывается способ определения неизвестных значений входных параметров модели по результатам установочного эксперимента. Оценивается адекватность модели. Демонстрируется применимость и информативность модели. В заключении приведены основные теоретические и практические результаты, полученные в диссертации. В приложениях представлены результаты экспериментальных исследований. Одним из наиболее значимых трудов в области исследования газовых взрывов является работа В. В. Молькова [], в которой на обширной экспериментальной базе исследуются закономерности динамики сгорания газовоздушных смесей в сосудах различного объема при разгерметизации в атмосферу или по газопроводу в приемную емкость. Кроме различных давлений разгерметизации и давлений в приемной области исследуется влияние на динамику развития взрыва орошения смеси водой, а также установленных в сосуде турбулизаторов. Отмечается, что наличие турбулизаторов увеличивает турбулентную скорость выгорания практически на порядок. При этом максимальное давление взрыва растет значительно медленнее, чем скорость выгорания. По результатам экспериментов делается вывод о влиянии на динамику развития взрыва расположения источника воспламенения не относительно сосуда, а относительно турбулизаторов. В.В. Мольковым предлагается методика определения безопасной площади разгерметизации, основанная на проведенных исследованиях. Однако выбранный авторами работы аналитический подход не позволяет учесть в виде единой зависимости все рассматриваемые параметры, в виду значительной сложности исследуемых процессов. Тем не менее, элементы предложенной методики используется до настоящего времени (см. Направления, рассмотренные в работе [], получили дальнейшее развитие уже в виде современных численных моделей [], основанных на методе крупных вихрей (LES - large eddy simulation). Так, например, в работе [] впервые с помощью метода крупных вихрей получена ячеистая структура крупномасштабного дефлаграционного пламени.