生物质粉尘爆炸：1 m$^3$ 料仓内的CFD模拟与泄爆实验
流体动力学
2023-07-11 v1
摘要
本研究针对新开发的、具有可变泄压口的实验性1 m 料仓装置中的生物质粉尘爆炸进行CFD模拟，该装置设计制造得类似于爆炸性测试标准。研究旨在验证一个正在开发的CFD模型，并考察其捕捉泄爆瞬态效应的能力。模型基于OpenFOAM，采用欧拉-拉格朗日双向耦合方法求解多相（气-粒）流。其考虑了生物质的详细热化学转化，包括水分蒸发、热解挥发与焦炭氧化，以及气体的均相燃烧、湍流与辐射传热。爆炸全过程——即粉尘云扩散、点火、密闭爆炸与泄爆——均被分析。结果表明CFD模型与实验测试在整个序列中高度吻合。我们的发现凸显了粒径在粉尘云分布与点火前湍流中的关键作用，其显著影响火焰动力学及爆炸本身。该模型展现出良好前景，并鼓励将其应用于更大尺度几何中生物质粉尘爆炸的未来研究，尤其是超出NFPA 68或EN 14491标准范围的泄爆情形，并助力设计有效安全措施以防此类事故。
引用
@article{arxiv.2307.04717,
title = {Biomass dust explosions: CFD simulations and venting experiments in a 1 m$^3$ silo},
author = {A. Islas and A. Rodríguez-Fernández and C. Betegón and E. Martínez-Pañeda and A. Pandal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.04717},
year = {2023}
}