三维数值模拟：激波诱导瓦斯气体爆燃的机制研究

"激波诱导瓦斯气体爆燃的三维数值模拟 (2005年)" 这篇2005年的论文《激波诱导瓦斯气体爆燃的三维数值模拟》主要探讨了煤矿瓦斯爆炸过程中一个重要的现象——由激波引发的瓦斯气体爆燃，并通过三维非定常守恒方程的数值模拟方法进行了深入研究。作者团队包括徐景德、张莉聪和杨庚宇，分别来自华北科技学院、中国科学技术大学和中国矿业大学（北京）。 论文的核心在于构建了一个基于19步化学反应模型，该模型详细描述了瓦斯（主要成分为甲烷）在激波作用下的爆炸过程。在这个模型中，激波是触发瓦斯爆炸的关键因素，它能够引起甲烷和空气混合气体的快速燃烧。为了模拟这一过程，研究者采用了迎风的Total Variation Diminishing (TVD)格式，这是一种用于保持数值稳定性的数值离散方法，尤其适用于处理具有强非线性和激波的流动问题。 通过数值模拟，研究者观察到了爆炸产物的分布以及流场中的压力和温度变化，这些数据揭示了激波诱导瓦斯爆炸的物理机制。具体来说，激波的能量传递使得混合气体迅速达到点火条件，随后发生剧烈燃烧，形成高温高压的爆炸产物。这种过程可能导致煤矿内部的剧烈破坏，对矿工的生命安全构成威胁。 此外，论文还验证了所用数值模拟程序在模拟化学反应主导的瓦斯预混爆炸现象时的可靠性和精确性。这意味着，通过这种方法，可以更加准确地预测和理解瓦斯爆炸的动力学行为，对于预防和控制煤矿瓦斯爆炸事故具有重要意义。 最后，这项工作为深入研究煤矿瓦斯爆炸过程的特性提供了技术和理论支持，为制定更有效的防爆、抑爆技术措施提供了基础。这些措施可能包括改进通风系统设计、实时监测瓦斯浓度、开发新型抑制爆炸材料等，旨在减少煤矿瓦斯爆炸事故的发生，保障煤矿安全生产。 关键词涉及了瓦斯、爆燃、化学反应和数值模拟，表明论文涵盖了这些领域的专业知识。其在科学研究和工程实践中的应用，有助于提升我国煤矿安全水平，减少因瓦斯爆炸导致的灾难性事件。