КОМАРОВ Александр Андреевич, д.т.н., профессор кафедры комплексной безопасности в строительстве, руководитель НИЦ «Взрывобезопасность» ИКБС
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26
РИНЦ AuthorID: 155673, Scopus: 57192380312, ResearcherID: AAC-8725-2022
Alexander A. KOMAROV, Dr. Sci. (Eng.), Professor of Department of Integrated Safety in Civil Engineering, Head of the Explosion Safety Research Center of Institute of Complex Safety in Construction
Yaroslavskoe Shosse, 26, Moscow, 129337
RSCI AuthorID: 155673, Scopus: 57192380312, ResearcherID: AAC-8725-2022
ГРОМОВ Николай Викторович, к.т.н., заведующий лабораторией газодинамики и взрыва НИЦ «Взрывобезопасность» ИКБС
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26
РИНЦ AuthorID: 550242, Scopus: 57192376754, ResearcherID: AAO-5120-2021
Nikolay V. GROMOV, Cand. Sci. (Eng.), Head of the Laboratory of Gas Dynamics and Explosion of the Explosion Safety Research Center of Institute of Complex Safety in Construction
Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337
RSCI AuthorID: 550242, Scopus: 57192376754, ResearcherID: AAO-5120-2021
РЯДЧЕНКО Леонид Валентинович, студент
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26
Leonid V. RYADCHENKO, Student
Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337
Введение. Для подготовки качественной газовоздушной смеси часто используют вентиляторы, которые не только перемешивают смесь, но и создают потоки со значительными пульсационными составляющими. Это приводит к значительным погрешностям и плохой повторяемости экспериментов.
Цель. Основная цель настоящего исследования заключалась в определении времени, необходимого для качественного смешивания горючего газа и воздуха, находящихся в экспериментальной камере. Пространственная равномерность газовой концентрации горючей смеси оказывает решающее значение на результаты проводимых опытов.
Методы исследования. В статье приводятся результаты расчетов по программам, достоверность вычислений которых проверена на результатах тестовых расчетов задач, имеющих аналитические решения. В качестве исходных уравнений, описывающих распределение концентрации газа по пространству экспериментальной камеры, использовались известные уравнения диффузии. При расчетах использовался коэффициент турбулентной диффузии, численное значение которого соответствует минимальному значению для закрытых помещений: D = 0,005 м2/с. Расчеты осуществлялись по явной разностной схеме в пакете MatLab.
Результаты. В статье приводятся результаты расчетов пространственного распределения концентрации газа в экспериментальной камере для различных моментов времени. Получено минимальное время, которое необходимо для формирования качественной газовоздушной смеси в камере. Приведенные в статье мгновенные фотографии дефлаграционного взрыва показывают, что за счет естественной диффузии сформирована однородная смесь хорошего качества. Временные интервалы, которые были использованы для смешения горючего газа и воздуха в испытательной камере, соответствовали полученным расчетным значениям времени, необходимого для качественной подготовки горючей смеси.
Выводы. В настоящей статье показано, что для подготовки качественной газовоздушной смеси не следует использовать вентиляторы и что с данной проблемой хорошо справляется естественная турбулентная диффузия газов. Расчетным путем получены минимальные интервалы времени, которые необходимы для формирования в кубической камере произвольного размера качественной газовоздушной смеси.
Introduction. To prepare a high-quality gas-air mixture, fans are often used, which not only agitate the mixture, but also create flows with significant pulsation components. This leads to significant errors and poor repeatability of experiments.
Aim. The main purpose of this study was to determine the time required for high-quality mixing of combustible gas and air in the experimental chamber. The spatial uniformity of the gas concentration of the combustible mixture is crucial for the results of the experiments.
Research methods. The paper presents the results of calculations for programmes, the reliability of calculations of which is verified by the results of test calculations of problems with analytical solutions. The well-known diffusion equations were used as the initial equations describing the distribution of gas concentration over the space of the experimental chamber. The calculations used the coefficient of turbulent diffusion, the numerical value of which corresponds to the minimum value for enclosed spaces: D = 0.005 m2/s. The calculations were carried out according to an explicit difference scheme in the MatLab package.
Calculation results. The paper presents the results of calculations of the spatial distribution of the gas concentration in the experimental chamber for various time points. The minimum time required for the formation of a high-quality gas-air mixture in the chamber was obtained. The instantaneous photographs of the deflagration explosion shown in the paper show that a homogeneous mixture of good quality has been formed due to natural diffusion. The time intervals that were used to mix the combustible gas and air in the test chamber corresponded to the calculated values of the time required for high-quality preparation of the combustible mixture.
Conclusions. This paper shows that fans should not be used to prepare a high-quality gas-air mixture and that natural turbulent gas diffusion copes well with this problem. The minimum time intervals necessary for the formation of a high-quality gas-air mixture in a cubic chamber of arbitrary size were calculated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.