瓦斯爆炸下救生舱表面冲击载荷分布数值模拟研究

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煤炭是我国的主要能源之一,但在煤矿开采工作中每年都有许多大大小小的煤矿事故发生,使得煤矿开采成为危险行业。随着时代的不断发展,人们将目光越来越多的关注到煤矿安全生产中来,如何降低和防止煤矿事故的发生,成为一个日益重要的研究课题。这也促使了国家有关职责部门制定出关于煤矿安全生产的制度和设备来降低煤矿事故的发生,可移动式矿用救生舱就是其中之一。在煤矿事故当中,瓦斯爆炸是其中最主要的事故,因此救生舱是否能够在瓦斯爆炸时不被破坏,是很重要的问题。为了对救生舱强度进行分析,需要知道救生舱表面冲击载荷的分布情况,但目前对于救生舱表面冲击载荷分布的研究还很缺少,因此对救生舱表面冲击载荷的研究是非常必要的。为了为设计人员设计救生舱提供详细的数据支持,本文将对救生舱爆炸流场中表面冲击载荷的分布情况进行研究。本文主要进行了以下几个方面工作:1、简要介绍了开展本课题研究的目的、意义、国内外现状及不足、本文研究主要内容。2、对瓦斯爆炸冲击波的基本理论进行介绍及计算,包括瓦斯爆炸的机理、爆炸冲击波的传播及TNT当量替换9.5%的空气-甲烷混合气体爆炸、爆炸冲击波超压计算以及爆炸冲击波反射超压计算等。3、通过AUTODYN对矩形截面、圆形截面、拱形截面救生舱处于巷道水平方向中心位置及水平方向一侧时两种工况做的有限元分析,求得在这两种情况下不同截面救生舱表面冲击载荷的分布。同时提出设计人员对救生舱进行强度分析时可采用分段加载载荷的方式。4、研究挡墙对救生舱表面冲击波载荷的削弱作用,通过AUTODYN数值模拟分析得到矩形挡墙距离救生舱迎波面不同位置时救生舱表面冲击载荷分布以及挡墙为楔形时救生舱表面冲击载荷分布。最后总结本课题的研究成果,归纳有益的结论,分析提出需进一步深入研究探讨和拓宽的技术问题。
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