Науковий вісник НГУ

Математичне моделювання вимушеного запалювання газоповітряної суміші при розрахунку вражаючих факторів аварійних вибухів

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Екологічна безпека, охорона праці

Останнє оновлення: 19 листопада 2016

Опубліковано: 18 листопада 2016

Перегляди: 3527

Authors:

А.В.Чернай, д-р фіз.-мат. наук, проф., Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, м. Дніпро, Україна, email: chernayanatolіЦя електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

М.М.Налисько, канд. техн. наук, доц., Державний вищий навчальний заклад „Придніпровська державна академія будівництва та архітектури“, м. Дніпро, Україна, email: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Abstract:

Мета. Вибір і обґрунтування методу розрахунку параметрів запалювання газових сумішей нагрітим тілом, розрахунки параметрів і оцінка вірогідності виконання встановлених критеріїв ініціювання для газового вибуху.

Методика. Математичне моделювання, чисельний експеримент, аналіз і узагальнення результатів.

Результати. Виконана постановка задачі нестаціонарної теплопровідності щодо знаходження температурного розподілу в тепловому шарі, поблизу джерела запалювання газоповітряної суміші. Визначені граничні умови для сферичного джерела запалювання. Для розв’язку задачі запропоновано використовувати метод інтегрального теплового балансу, в якому рівняння теплопровідності замінялося інтегралом теплового балансу. Рішення такого рівняння шукається у вигляді багаточлена другого ступеня, тобто шуканий профіль температури в тепловому шарі представляється у вигляді квадратичної параболи. У результаті отримане рівняння параболи у вигляді залежності температури від координати, часу, теплоємності й теплоприходу від джерела запалювання. Цей розв’язок дозволив визначити тепловий ефект реакції окиснення метану та на цій основі показати збіжність чисельного методу з результатами аналітичного розв’язку.

Наукова новизна. На основі теплової теорії запалювання й квазістатичного підходу отримано аналітичний розв’язок задачі методом інтегрального балансу, нестаціонарного розподілу температури в тепловому шарі поблизу джерела запалювання газоповітряної суміші. Визначено тепловий ефект реакції окиснення метану поблизу джерела запалювання та показана збіжність чисельного методу розрахунку параметрів поширення ударних повітряних хвиль із результатами аналітичного розв’язку в частині виконання критерію запалювання.

Практична значимість. Отриманий розв’язок дозволяє виконати аналіз точності обчислювального процесу методики чисельного розрахунку газодинамічних параметрів поширення ударних повітряних хвиль у частині ініціювання горіння та вибуху газоповітряних сумішей. Виконаний аналіз точності обчислювального процесу дозволяє застосовувати чисельний метод у практичних розрахунках знаходження безпечних відстаней від осередку вибуху при ліквідації або прогнозуванні наслідків аварійних ситуацій.

References/Список літератури

1. Golinko, V. I., Alekseienko, S. A. and Smolanov, I. N., 2011. Avariino-spasatelnyie raboty v shakhtakh [Rescue works in mines]. Dnipropetrovsk: Lira.

2. Totai, A. V., Kazakov, O. G. and Radkova, N. O., 2013. Teoriia goreniia i vzryva [The theory of combustion and explosion]. Moscow: Urait Publishing House.

3. Chernai, A. V., Nalisko, N. N. and Derevianko, A. S., 2016. The kinetics of oxidation of methane with oxygen and its role in the formation of explosive air waves in mine workings. Naukovyi Visnyk Natsionalnohо Hirnychoho Universytetu, No. 1, pp. 63–69.

4. Tkachuk, A. N. and Shevkunenko, V. A., 2009. Mathematical modeling of the explosion of a gas mix ture within the impermeable shell explosion. Naukovi pratsi DonNTU. Seriia: Hirnycho-elektromehanichna, Vol. 17, pp. 245–255.

5. Tropin, D. A. and Fiodorov, A. V., 2015. Physical and mathematical modeling of ignition and burning of silane in passing and reflected blow-waves. Fizika goreniya i vzryva, No. 4, pp. 37–45.

6. Polandov, Yu. Kh., Barg, M. A. and Babankov, V. A., 2012. On one embodiment, reducing the explosion pressure in the multi-pass gas furnaces. Pozharovzryvobezopasnost, No. 11, pp. 41–47.

7. Sobolev, V. V., Chernai, A. V., Iliushin, M. A. and Zhytnik, N. E., 1994. The method of producing the mechanical pulse loading based on the laser-blasting explosive compositions of coatings, Fizika goreniya i vzryva, No. 2, pp. 67–73.

8. Pozdeiev, S. V., 2011. Mathematical modeling of thermal processes in the firing furnace at a fire test jelly zobetonnoy columns. Industrial hydraulics and pneumatics, No. 1, pp. 19–27.

9. Belikov, A. S., Shalomov, V. A., Statsenko, Yu. F. and Korzh, E. N., 2015. Mathematical modeling of thermal processes in the firing furnace at a fire test jelly zobetonnoy columns, Stroitelstvo, materialovedeniie, mashinostroieniie. Seriia bezopasnost zhiznedeiatelnosti, Vol. 83, pp. 34–39.

05_2016_Chernai
2016-11-15  629.92 KB  818

• < Попередня