煤矿瓦斯爆炸冲击波动力学分析与数值模拟

"该文主要探讨了煤矿瓦斯爆炸中冲击波的动力学规律以及相关的数值模拟研究，由曲志明、王育德和周心权共同完成，分别来自河北工程大学土木工程学院和中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室。研究中，作者针对瓦斯爆炸产生的冲击波传播特性进行了深入分析，推导出了强、弱冲击波在传播过程中的波阵面参数关系，并且揭示了瓦斯爆炸形成柱面冲击波超压等参数随距离传播和衰减的规律。通过理论计算和数值模拟的对比，发现两者数据吻合度较高。文章发表于2013年，被分类为TD712+．7，具有较高的学术价值。" 文章详细内容: 在煤矿安全生产中，瓦斯爆炸是一个极为严重的威胁，其造成的破坏性极强，因此，预防和控制瓦斯爆炸至关重要。本研究基于一些基本假设，深入探究了瓦斯爆炸引发的冲击波在巷道内的传播规律。冲击波是由爆炸瞬间释放的能量在空气中形成的压力波，它的传播特性直接影响到爆炸破坏的程度。 首先，研究者推导出了强冲击波和弱冲击波在传播过程中的波阵面参数关系式。强冲击波通常伴随爆炸初始能量的快速释放，其压力峰值高、衰减快；弱冲击波则相对温和，压力峰值较低，但持续时间更长。这些关系式的建立有助于理解和预测瓦斯爆炸后冲击波的行为。 其次，他们还研究了瓦斯爆炸形成柱面冲击波的超压参数随距离的变化规律。柱面冲击波是爆炸中心轴线上的特殊形式，其超压值会随着与爆炸源的距离增加而逐渐衰减。这种规律的确定对于评估爆炸影响范围和设计安全防护措施具有重要意义。 为了验证理论计算的准确性，研究人员进行了数值模拟，并将模拟结果与理论计算数据进行对比。结果显示，两者的吻合度较高，这表明所建立的模型和推导出的规律能够准确地描述瓦斯爆炸冲击波的动力学行为。 这项工作为理解瓦斯爆炸冲击波的传播特性和动力学行为提供了理论依据，同时也为煤矿的安全防护和瓦斯爆炸风险评估提供了重要的科学参考。通过数值模拟技术，可以进一步预测和控制爆炸的影响，从而提高矿井的安全水平。