基于自适应简化反应机理的爆燃转爆轰的数值模拟

基本信息
批准号:11402137
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:10.00
负责人:韩文虎
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2014
结题年份:2015
起止时间:2015-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:章竑博,陶涛,刘长鹏
关键词:
火焰加速反应机理数值模拟爆燃转爆轰
结项摘要

According to the requirement the prevention and control of the gas explosion disasters, this project develop large-scale numerical simulation of deflagration to detonation transition (DDT) based on adaptive reduction reaction mechanism. The specific research work carried out as follows:(1)the method that can simplify the reaction mechanism is investigated, and a reduction reaction model that can describe different stages from ignition, flame acceleration to DDT is established;(2)governing equations considering chemical reaction, thermal conduction and viscosity, including fluid dynamics equations, state equation and mass fraction equation are built, and conservative high accuracy numerical schemes is constructed, and high resolution code that can simulate on the whole process of DDT by using the adaptive reduction reaction mechanism; (3)effect of the concentration on flame acceleration and DDT, and concentration limit to DDT; DDT and the inherent relationship between of reaction mechanisms of self-ignition and onset of detonation under different initial pressure; influence of the wall heat exchange and the wall-destructed reaction on the ignition, flame acceleration and transition to detonation. Investigations on this project can not only overcome the deficiency of single step reaction model and the detailed reaction mechanism leading to solve dilemma of large-scale computing low efficiency, but also improve the theory of combustion and detonation, and provide a scientific basis for prevention of disasters resulting from gas explosion.

本项目针对气体爆炸灾害预防和防治的要求,开展基于自适应简化反应机理的爆燃转爆轰的大规模数值模拟。具体开展如下研究工作: (1)研究能够准确地简化反应机理的方法,建立能够描述点火、火焰加速及爆燃转爆轰全过程的简化反应模型;(2)建立考虑粘性扩散和热传导的化学反应流体动力学的控制方程组,构造守恒型高精度数值格式,开发具有自适应简化反应机理的爆燃转爆轰的计算程序;(3)研究浓度对点火、火焰加速和爆燃向爆轰转变的影响规律,以及爆燃转爆轰发生的浓度极限;研究不同初始压力、温度下爆燃转爆轰机理以及自点火化学反应机理与爆燃转爆轰形成之间的内在关联;研究壁面热交换效应和壁面约束作用对点火、火焰加速和爆燃到爆轰转变机理的影响。本项目的研究不仅能够克服单步反应模型的不足,解决详细反应机理导致大规模计算效率低的困境,而且可以完善气体燃烧与爆轰理论,为气体爆炸灾害的预防和防治提供重要的科学依据。

项目摘要

本项目针对气体爆炸灾害预防和防治的要求,开发了能够自适应简化反应机理,并准确地计算爆燃转爆轰全过程的高精度并行程序,解决了目前简单反应模型无法准确描述爆燃转爆轰全过程的不足,克服了由详细反应带来的庞大计算规模的困境,将在爆燃转爆轰的基础研究以及爆炸灾害领域具有重要的应用前景。运用程序研究了微、宏观尺度下爆燃到爆轰的转变模式,给出了爆轰的形成机制,以及二次或多次爆炸的诱发机理,为日益突出的气体爆炸灾害的预防、防治设计提供理论依据。研究了不同环境下爆燃转爆轰,给出了初始温度、压力对爆燃转爆轰的影响规律。研究了边界热损失对爆燃转爆轰的影响,发现了热损失导致火焰加速率减小和爆燃转爆轰距离缩短。进一步研究了爆轰传播不稳定性,发现了自持胞格爆轰是传播不稳定和横向不稳定耦合的结果,揭示了自由空间中的爆轰不稳定性的本质。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.09.026
发表时间:2020
2

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017
3

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.19.016
发表时间:2020
4

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022
5

掘进工作面局部通风风筒悬挂位置的数值模拟

掘进工作面局部通风风筒悬挂位置的数值模拟

DOI:
发表时间:2018

韩文虎的其他基金

相似国自然基金

1

激波与火焰相互作用与爆燃转爆轰强化机制的数值模拟

批准号:10802077
批准年份:2008
负责人:王超
学科分类:A0903
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
2

爆轰驱动问题数值模拟研究

批准号:10672151
批准年份:2006
负责人:李平
学科分类:A1201
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
3

爆炸性气体爆轰形成机理的数值模拟研究

批准号:11272056
批准年份:2012
负责人:王成
学科分类:A1201
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
4

脉冲爆轰发动机的数值模拟研究

批准号:90305013
批准年份:2003
负责人:王健平
学科分类:A0903
资助金额:30.00
项目类别:重大研究计划