爆炸沖擊波揚塵過程中的顆粒動力學特征

林柏泉,孫豫敏,朱傳杰,江丙友,劉 謙,洪溢都

(1.中國礦業大學安全工程學院,江蘇徐州 221116;2.中國礦業大學煤炭資源與安全開采國家重點實驗室,江蘇徐州 221116)

爆炸沖擊波揚塵過程中的顆粒動力學特征

林柏泉1,2,孫豫敏1,2,朱傳杰1,2,江丙友1,2,劉 謙1,2,洪溢都1,2

(1.中國礦業大學安全工程學院,江蘇徐州 221116;2.中國礦業大學煤炭資源與安全開采國家重點實驗室,江蘇徐州 221116)

為研究爆炸揚塵過程中粉塵顆粒的運動特征,通過紋影儀以及高速攝像機,對粉塵的運動軌跡及其水平、縱向速度進行了分析。結果表明:粉塵顆粒的運動軌跡大體呈拋物線型,其上升過程中受到重力、氣流曳引阻力等的作用,速度逐漸降低直至峰值高度,隨后在重力作用下沉于管道底部;水平速度vx和縱向速度vy的發展趨勢都可用指數函數描述;一定壓力下,顆粒的初始位置對其軌跡有影響;沖擊波前方的顆粒,受前方粉塵層的阻礙以及沖擊波壓力損失的影響,上揚過程較緩慢,最大揚塵高度減小,揚塵距離增大;此外,揚塵距離、vx和vy隨壓力的增大而增大,而最大揚塵高度減小。

瓦斯;爆炸;粉塵顆粒;揚塵

近年來,煤礦瓦斯爆炸以及火災事故時有發生,造成大量人員傷亡和財產損失。特別是誘發煤塵參與爆炸后,破壞強度大大增加,危害極大。實際上粉塵爆炸所需的點火能量與瓦斯相比要大很多,很難獨立引爆,往往是先發生瓦斯爆炸,爆炸沖擊波誘導的流場運動卷吸巷道內的沉積煤塵,從而形成可燃粉塵云,在瓦斯爆炸產生的高溫高壓作用下發生爆炸。……