天然氣約束爆炸動力學及災害評估

本書較為系統(tǒng)地闡述了典型受限空間內(nèi)天然氣爆炸動力學的演化機制及災害評估方法，內(nèi)容涵蓋了泄爆面與擁塞物對天然氣爆炸的協(xié)同作用機制研究、門窗耦合泄爆機制研究、天然氣爆轟傳播機制研究和爆炸災害評估方法研究等。書中詳細分析了房間布局、泄爆面特征、擁塞物特征、門窗相對位置、窗體特征、門體特征對天然氣爆炸災害的影響規(guī)律，提出了室內(nèi)天然氣爆炸超壓災害的定量評估方法，以期為相關(guān)氣體爆炸提供災害防控的理論支持。 
本書可供爆炸安全、消防工程、安全工程等相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)人員、技術(shù)人員閱讀，也可供相關(guān)專業(yè)師生參考。

《天然氣約束爆炸動力學及災害評估》全面分析了泄爆面特征參數(shù)、點火位置、房間特征、氣體濃度、典型大尺度障礙物等邊界條件對室內(nèi)氣體約束泄爆災害的影響規(guī)律，并進一步深入說明了泄爆面特征參數(shù)、房間特征、點火位置以及大尺度障礙物對外部二次爆炸的動力學影響機制及災害分布規(guī)律，提出了天然氣約束泄爆災害定量評估模型，可以為相關(guān)領(lǐng)域爆炸事故的預防、控制和災害評估提供理論依據(jù)和科學指導。

經(jīng)濟持續(xù)增長和城市化、工業(yè)化進程的不斷加快，促使我國天然氣消費量快速增長。然而，近年來我國天然氣泄漏爆炸事故頻發(fā)，造成大量人員傷亡和經(jīng)濟損失。天然氣爆炸已成為制約我國城市安全運行的主要風險之一。因此，系統(tǒng)、全面地闡釋天然氣爆炸機理，對此類事故的科學、精準防控具有重要的現(xiàn)實意義。天然氣爆炸多發(fā)生在民用廚房或工業(yè)廠房等受限空間，門窗結(jié)構(gòu)及各類內(nèi)置擁塞物品形成了天然氣爆源的內(nèi)外部聯(lián)合約束邊界，增加了爆炸演化的復雜性和災害控制的難度，因此該領(lǐng)域研究對完善可燃氣體爆炸安全理論體系也具有重要的意義。
本書較為系統(tǒng)地闡述了民用廚房等典型受限空間內(nèi)天然氣爆炸動力學演化機制及災害評估方法，內(nèi)容涵蓋了泄爆面與擁塞物對天然氣爆炸的協(xié)同作用機制研究、門窗耦合泄爆機制研究、天然氣爆轟傳播機制研究和爆炸災害評估方法研究。全書共分為九章。第1章綜合論述了天然氣約束爆炸的研究現(xiàn)狀及存在的主要問題。第2章、第3章、第4章分別介紹了房間布局、泄爆面特征、擁塞物特征對天然氣爆炸災害的影響規(guī)律。第5章、第6章、第7章分別介紹了門窗相對位置、窗體特征、門體特征對天然氣爆炸災害的影響規(guī)律。第8章以管道為例介紹了典型受限空間內(nèi)天然氣爆轟傳播規(guī)律。第9章介紹了室內(nèi)天然氣爆炸超壓災害的定量評估方法。為方便讀者對照學習，書中彩圖做成了二維碼，讀者可以直接掃描下方二維碼獲取彩圖資源。
本書由北京科技大學龐磊教授、趙煥娟副教授和北京石油化工學院楊凱副教授結(jié)合多年研究成果撰寫。龐磊負責總體書稿編寫方案的制定和研究工作的統(tǒng)籌規(guī)劃，并負責撰寫第三～七章內(nèi)容。楊凱負責編寫工作的具體實施，并負責撰寫第一、二、九章內(nèi)容。趙煥娟負責撰寫第八章內(nèi)容，此外，研究生金夢潔、李國義、李威等人負責相關(guān)數(shù)據(jù)的分析處理。本書研究工作得到了北京市自然科學基金委-北京市教委聯(lián)合資助項目（No.KZ201910017020）的支持，在此表示感謝。
由于筆者經(jīng)驗和水平有限，書中不足之處難免，敬請讀者批評指正！

著者

第1章　緒論001
1.1　研究背景與意義001
1.2　國內(nèi)外研究現(xiàn)狀010
1.2.1　可燃氣體約束泄爆研究進展010
1.2.2　可燃氣體爆轟機理研究進展014

第2章　房間布局對擁塞泄爆效應(yīng)的影響034
2.1　數(shù)值模擬方法034
2.1.1　控制方程034
2.1.2　湍流模型035
2.1.3　燃燒模型035
2.1.4　數(shù)值方法驗證036
2.2　廚房布局形式及其對泄爆的影響039
2.2.1　房間布局形式039
2.2.2　室內(nèi)流場分布特征042
2.2.3　室內(nèi)火焰?zhèn)鞑ヌ卣?49
2.2.4　室內(nèi)超壓分布特征054

第3章　泄爆面特征對擁塞效應(yīng)的影響057
3.1　研究方案057
3.2　開啟壓力對擁塞效應(yīng)的影響057
3.2.1　室內(nèi)湍流及流速分布特征057
3.2.2　室內(nèi)火焰?zhèn)鞑ヌ卣?60
3.2.3　室內(nèi)超壓分布特征065
3.3　泄爆尺寸對擁塞效應(yīng)的影響068
3.3.1　室內(nèi)湍流及流速分布特征070
3.3.2　室內(nèi)火焰?zhèn)鞑ヌ卣?72
3.3.3　室內(nèi)超壓分布特征074

第4章　擁塞物特征對泄爆效應(yīng)的影響079
4.1　研究方案079
4.2　擁塞物特征對流場的雙重作用079
4.2.1　室內(nèi)流場分布特征079
4.2.2　室內(nèi)火焰?zhèn)鞑ヌ卣?81
4.2.3　室內(nèi)超壓分布特征084
4.3　體積擁塞率對爆炸的影響085
4.3.1　峰值燃燒率和火焰085
4.3.2　室內(nèi)超壓分布特征087
4.4　泄爆面與大尺度擁塞物對爆炸流場的關(guān)聯(lián)影響機制090
4.4.1　室內(nèi)流場分布特征090
4.4.2　室內(nèi)火焰?zhèn)鞑ヌ卣?91
4.4.3　室內(nèi)超壓分布特征092

第5章　門窗相對位置對泄爆效應(yīng)的影響095
5.1　研究方案095
5.2　廚房內(nèi)典型爆炸泄放過程096
5.2.1　室內(nèi)外流場及超壓特征096
5.2.2　火焰及災害分布特征100
5.3　門窗相對位置對流場及超壓分布的影響103
5.4　門窗相對位置對爆炸火焰的影響110
5.5　門窗相對位置對復合災害的影響113

第6章　窗體特征對門窗耦合泄爆的影響119
6.1　研究方案119
6.2　窗體開啟壓力對耦合泄爆的影響120
6.2.1　窗體開啟壓力對爆炸流場及超壓的影響120
6.2.2　窗體開啟壓力對泄放火焰的影響126
6.2.3　窗體開啟壓力對復合災害的影響129
6.3　窗體面積對耦合泄爆的影響133
6.3.1　窗體面積對爆炸流場及超壓的影響133
6.3.2　窗體面積對泄放火焰的影響137
6.3.3　窗體面積對復合災害的影響140

第7章　門體特征對門窗耦合泄爆的影響145
7.1　研究方案145
7.2　門體開啟壓力對耦合泄爆的影響145
7.2.1　門體開啟壓力對爆炸流場及超壓的影響145
7.2.2　門體開啟壓力對泄放火焰的影響151
7.2.3　門體開啟壓力對復合災害的影響152
7.3　門體重量對耦合泄爆的影響157
7.3.1　門體重量對爆炸流場及超壓的影響157
7.3.2　門體重量對泄放火焰的影響160
7.3.3　門體重量對復合災害的影響161

第8章　約束空間爆轟傳播規(guī)律166
8.1　實驗方法166
8.1.1　爆轟管道組167
8.1.2　配氣系統(tǒng)169
8.1.3　點火系統(tǒng)170
8.1.4　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)171
8.1.5　實驗步驟174
8.2　典型管道天然氣爆轟傳播機制175
8.2.1　光滑圓管爆轟傳播過程175
8.2.2　環(huán)形管道爆轟傳播過程176
8.3　邊界層效應(yīng)對爆轟傳播的影響179
8.3.1　光滑圓管內(nèi)預混氣爆轟波傳播特性180
8.3.2　環(huán)形管道內(nèi)預混氣爆轟波傳播特性187

第9章　室內(nèi)爆炸超壓的定量評估方法200
9.1　研究方案200
9.2　Ⅰ型房型200
9.3?、蛐头啃?02
9.4　L型房型204
9.5　U型房型206

參考文獻209