Preview

Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Влияние на развитие газового взрыва в помещении расстояния между местом воспламенения и окном

https://doi.org/10.18322/PVB.2019.28.03.14-35

Полный текст:

Аннотация

Введение. Доселе было известно, что при газовых взрывах в незамкнутой камере давление взрыва тем больше, чем дальше от сбросного проема (окна) находится место воспламенения газа. Это утверждение основано на результатах, полученных рядом исследователей, в том числе нами. Однако последние физические опыты показали, что это справедливо только при размерах окон, сопоставимых с теми, которые рекомендуются нормативами как обеспечивающие определенные условия безопасности. При меньших же размерах окон эта зависимость нивелируется, и более того, меняет знак на противоположный.

Задачей исследования является выяснение причины инверсии влияния расстояния между окном и местом воспламенения на давление взрыва. Решение этой задачи имеет научное и практическое значение.

Методы и средства исследования. Для исследования выявленного эффекта были использованы два варианта математической модели развития газового взрыва в незамкнутой камере — упрощенная и численная. Первая из них, упрощенная, основана на представлении камеры в виде сосредоточенного объема, использовании уравнения Клайперона в дифференциальной форме. Получено, что, помимо известных факторов, таких как размер окна, свойства истекающих газов и др., на развитие взрыва влияют площадь фронта пламени и момент его подхода кокну. К сожалению, эта модель в принципе не учитывает динамику развития последних факторов. Сделать это позволяет другая модель, численная, представленная программным продуктом “Вулкан-М”, основанным на решении методом крупных частиц системы уравнений газовой динамики в эйлеровской форме при добавлении условий распространения пламени. Кроме того, “Вулкан-М” позволяет визуализировать эволюцию физического процесса, регистрировать развитие его параметров и показателей.

Результаты исследования. Получено, что при размерах окна, сравнимых с нормативными, столь большое влияние его положения на давление определяется не только разницей свойств истекающих газов (исходной смеси и продуктов сгорания), но и тем, что в начальный период развития взрыва площадь фронта пламени в случае удаленного положения окна значительно больше, чем при малом расстоянии между ним и местом воспламенения. При малом окне темп набора давления в начальный период в обоих случаях взрыва высок и практически одинаков, поэтому решающее влияние на значение максимального давления оказывает время горения. При удаленном расположении окна от места воспламенения время горения меньше по сравнению с близким расположениием. В результате этого максимум давления во втором случае больше, чем в первом. Этим и объясняется обнаруженный эффект.

Вывод. Чем больше размер окна, тем сильнее его влияние на давление взрыва. Причем это влияние не только обуславливается истечением газов, но и усиливается, иногда значительно, через влияние на развитие фронта пламени. При уменьшении размеров окна его влияние на развитие фронта пламени ослабляется, доходя до ничтожного. В этом случае на давление взрыва, помимо размера окна, влияет время горения.

Об авторах

Ю. Х. Поландов
Орловский государственный университет им. И. С. Тургенева
Россия

Юрий Христофорович ПОЛАНДОВ, доктор технических наук, профессор, руководитель Научно-образовательного центра “Механика жидкости и газа, физика горения”

302026, г. Орел, ул. Комсомольская, 95



С. А. Добриков
Орловский государственный университет им. И. С. Тургенева; ООО “МЕРА-НН”
Россия

Сергей Александрович ДОБРИКОВ, исследователь; инженер-программист ООО “МЕРА-НН”

302026, г. Орел, ул. Комсомольская, 95; 603163, г. Нижний Новгород, ул. Деловая, 13



Список литературы

1. Polandov Yu. Kh., Korolchenko A. Ya., Bobrikov S. A. Gas explosion in a room with a window and passage to an adjacent room // MATEC Web of Conferences. —2016. —Vol. 86, Article No. 04031. — 7p. DOI: 10.1051/matecconf/20168604031.

2. Поландов Ю. X., Добриков C. A., Кукин Д. A. Результаты испытаний легкосбрасываемых конструкций // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2017. — T. 26, № 8. — C. 5-14. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.08.5-14.

3. Bauwens C. R., Chaffee J., Borofeev S. B. Effect of ignition location, vent size, and obstacles on vented explosion overpressures in propane-air mixtures // Combustion Science and Technology. — 2010. — Vol. 182, Issue 11-12.—P. 1915-1932. DOI: 10.1080/00102202.2010.497415.

4. Bauwens C. R. L., Bergthorson J. M., Borofeev S. B. Experimental investigation of spherical-flame acceleration in lean hydrogen-air mixtures // International Journal of Hydrogen Energy. — 2017. — Vol. 42, Issue 11. —P. 7691-7697. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2016.05.028.

5. PhylaktouH.N., Andrews G. E., HerathP. Fast flame speeds and rates of pressure rise in the initial period of gas explosions in large L/D cylindrical enclosures // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. — 1990. — Vol. 3, Issue 4. — P. 355-364. DOI: 10.1016/0950-4230(90)80005-u.

6. BiMingshu, Bong Chengjie, Zhou Yihui. Numerical simulation of premix ed methane-air deflagration in large L/D closed pipes // Applied Thermal Engineering. — 2012. — Vol. 40. — P. 337-342. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2012.01.065.

7. Chao J., Bauwens C. R., Borofeev S. B. An analysis of peak overpressures in vented gaseous explosions // Proceedings of the Combustion Institute. — 2011. — Vol. 33, Issue 2. — P. 2367-2374. DOI: 10.1016/j.proci.2010.06.144.

8. Molkov V., Shentsov V. Numerical and physical requirements to simulation of gas release and dispersion in an enclosure with one vent // International Journal of Hydrogen Energy. — 2014. — Vol. 39, Issue 25.—P. 13328-13345. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2014.06.154.

9. FakanduB. M., Andrews G. E., Phylaktou H. N. Vent static burstpressure influences on explosion venting // Proceedings. Tenth International Symposium on Hazard, Prevention and Mitigation of Industrial Explosions (XISHPMIE) (10-14 June 2014, Bergen, Norway). — 16 p. URL: http://eprints.whitero- se.ac.uk/104968/1/X%20ISHPMIE%20Paper%20150%20GEA%205.pdf (дата обращения: 01.03.2019).

10. Zalosh R. G. Gas explosion tests in room-size vented enclosures // Proceedings of the 13th Loss Prevention Symposium. — Houston, 1979. — P. 98-108.

11. Поландов Ю. X., Барг М. A., Власенко С. A. Моделирование процесса горения газовоздушной смеси методом крупных частиц // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2007.—T. 16,№3. —C. 6-9.

12. Омаров A. A., Бажина E. B. Определение параметров динамических нагрузок от аварийных взрывов, действующих на здания и сооружения взрывоопасных производств // Вестник МГСУ. — 2013.—№ 12. —С. 14-19.

13. Комаров A. A., Чиликина Г. B. Условия формирования взрывоопасных облаков в газифицированных жилых помещениях // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. — 2002. — Т. 11,№4. — С. 24-28.

14. МольковВ. B., Некрасов B. П. Динамика сгорания газа в постоянном объеме при наличии истечения // Физика горения и взрыва. — 1981. — Т. 17, № 4. — C. 17-24.

15. Салымова Е. Ю. Динамика развития опасных факторов в зданиях е ограждающими конструкциями из трехслойных сэндвич-панелей при пожарах и взрывах : дис. … канд. техн.наук. — М., 2015. —110 с.

16. Li Jingde, Hernandez Francisco, Hao Hong, Fang Qin, Xiang Hengbo, Li Zhan, ZhangXihong, Chen Li. Vented methane-air explosion overpressure calculation — A simplified approach based on CFD // Process Safety and Environmental Protection. — 2017. — Vol. 109. — P. 489-508. DOI: 10.1016/j.psep.2017.04.025.

17. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2007614950 Российская Федерация. Моделирование процессов горения и взрыва газовоздушных смесей “Вулкан-М” / Поландов Ю.Х.,Барг М. А., Марков С. С.—№ 2007613936, заявл. 08.10.2007, опубл. 03.12.2007.

18. Барг М. Численное и физическое моделирование взрывов газовых смесей. — Saarbrucken, Germany : LAP Lambert Academic Publishing, 2011. — 116 c.

19. Белоцерковский О. М., Давыдов Ю. М. Метод крупных частиц в газовой динамике. Вычислительсный экеперимент. — М. : Наука, 1982. — 392 с.

20. Белоцерковский О. М., Давыдов Ю. М. Нестационарный метод “крупных частиц” для газодинамических расчетов // Журнал вычислительной математики и математической физики. — 1971. — Т. 11, № 1. —С. 182-207.

21. Численное исследование актуальных проблем машиностроения и механики сплошных и сыпучих сред методом крупных частиц : в 5 т. / Под ред. Ю. М. Давыдова. — М. : Национальная академия прикладных наук, 1995. — 1658 с.


Для цитирования:


Поландов Ю.Х., Добриков С.А. Влияние на развитие газового взрыва в помещении расстояния между местом воспламенения и окном. Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2019;28(3):14-35. https://doi.org/10.18322/PVB.2019.28.03.14-35

For citation:


Polandov Y.K., Dobrikov S.A. Effect of distance between ignition location and window on indoor gas explosion development. Požarovzryvobezopasnostʹ / Fire and Explosion Safety. 2019;28(3):14-35. (In Russ.) https://doi.org/10.18322/PVB.2019.28.03.14-35

Просмотров: 15


ISSN 0869-7493 (Print)
ISSN 2587-6201 (Online)