瓦斯爆炸与沉积煤尘爆炸模式的数值模拟研究

本文主要探讨了瓦斯爆炸过程中沉积煤尘参与爆炸作用的模式，通过采用连续相和颗粒相的计算方法进行数值模拟。这种模拟技术旨在深入理解瓦斯爆炸与沉积煤尘相互作用的复杂性，尤其是在爆炸的传播过程中的动态行为。研究者们针对不同的点火机制，将爆炸模式分为两种主要类型：沉积煤尘扬尘爆炸和沉积煤尘火焰燃烧。 在沉积煤尘扬尘爆炸模式中，爆炸主要由煤尘云中的悬浮颗粒在冲击波作用下迅速扬起并燃烧引发，其特点是初始阶段的爆炸主要依赖于煤尘的分散性和可燃性，而非纯粹的气体爆炸。而在沉积煤尘火焰燃烧模式中，爆炸过程更侧重于煤尘与瓦斯混合后的预混火焰燃烧，这种模式下的爆炸威力可能会更大，因为燃烧更为充分。 研究发现，这两种不同的爆炸模式对爆炸过程产生了显著影响。首先，它们改变了冲击波的传播规律，使得爆炸波的速度和形状可能有所不同。其次，对于小规模的诱导火焰区域，爆炸模式的变化直接影响其长度，这可能在巷道内的能量分布和热效应上产生差异。最后，爆炸作用模式也显著影响巷道截面的温度分布，高温区域的分布和峰值可能因模式的不同而有所变化，这对矿井的安全评估和事故预防至关重要。 此外，该研究还基于国家自然科学基金项目的资助（项目编号：50874062），揭示了沉积煤尘在瓦斯爆炸中的关键作用，这对于煤炭行业的安全管理和技术创新具有重要的实践意义。作者刘丹等人通过对数据的深入分析，为理解和控制此类爆炸提供了理论依据，有助于提升煤矿开采过程中的安全性。