甲烷/空气混合气体中含煤颗粒的直接爆破 initiation与传播
化学物理
2025-03-05 v1 流体动力学
摘要
通过采用二维配置中的Eulerian-Lagrangian方法进行仿真，探讨了含煤颗粒的甲烷/空气混合气体直接爆破initiation（DDI）的机制。甲烷-空气燃烧采用包含36种物种和219个反应的详细化学机制建模，煤颗粒表面反应则采用动力学/扩散限制速率模型计算。研究结果表明，从热点产生的冲击波可通过异质和均质反应启动爆破，甲烷和颗粒燃烧均有贡献。煤颗粒表面反应为爆破initiation提供了主要能量，而气相反应在传播过程中增强了爆破稳定性。实现爆破initiation的难度随颗粒浓度和气体当量比呈非线性依赖关系。识别出实现DDI的优化颗粒浓度和气体当量比。发现较小的颗粒更有助于爆破initiation。确定了两相混合气体DDI的关键过程，包括颗粒加热、甲烷燃烧和颗粒燃烧。观察到基于颗粒浓度的三种DDI模式：临界模式、稳定模式和无细胞模式。随着颗粒浓度的增加，颗粒和气体的温度首先上升，然后随着进一步增加浓度而下降。此外，引入煤颗粒后，气相反应呈现两个distinct阶段。
引用
@article{arxiv.2503.01853,
title = {Direct detonation initiation and propagation in methane/air mixtures containing coal particles},
author = {Shengnan Li and Shangpeng Li and Shumeng Xie and Yong Xu and Ke Gao and Huangwei Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.01853},
year = {2025}
}