开放空间航空煤油池火燃烧数值模拟

不同边沿高度油池火燃烧行为的实验和数值模拟研究
党晓贝;何亚平;汪箭
【期刊名称】《火灾科学》
【年(卷),期】2018(027)004
【摘要】采用实验和FDS数值模拟相结合的方法,探讨了边沿高度对油池火燃烧特性的影响.在实验部分,研究了燃烧速率和表观火焰高度随边沿高度的变化趋势,并分别分析了各个阶段的热反馈机制.在实验获得不同尺度、边沿高度正庚烷油池火燃烧速率的前提下,建立相应尺度的不同边沿高度油池火的Fire Dynamics Simulator(FDS)计算模型以针对火焰高度进行了数值模拟研究,分析了实际火焰高度、火焰下探高度随边沿高度的变化趋势,并提出了相关的无量纲拟合式.
【总页数】9页(P213-221)
【作者】党晓贝;何亚平;汪箭
【作者单位】中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230026;澳大利亚西悉尼大学,澳大利亚;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥,230026【正文语种】中文
【中图分类】X932
【相关文献】
1.不同几何边界的航煤油池火灾燃烧特性 [J], 徐建楠;蒋新生;孙国骏;翟琰
2.通风环境中不同油水比例柴油池火的燃烧特性 [J], 张培红;曹宇;潘龙涛
3.插板对正庚烷油池火燃烧行为的影响研究 [J], 郑素梅; 方俊; 赵路遥; 王堃; 王静
舞
4.变压器油池火非稳态燃烧特性实验研究 [J], 陈庆;景巍巍;蔚超;陈鹏
5.不同燃料液面深度的变压器套管油池火燃烧特性数值模拟 [J], 杨娴;从伟;汪书苹;周勇;伦志宜;过羿
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火灾热辐射后果预测（池火灾计算）燃烧速度/火焰高度/热辐射强度及后果对航空煤油（以下简称航煤）进行池火模拟，模拟热灼烧后果。

（1）液池直径本项目隔堤围成的面积为2677m 2，则液池半径r=29.2m 。

（2）燃烧速度液体表面单位面积的燃烧速度dm/dt 为：HT T c Hcdt dm O b p +-=)(001.0/式中：dm/dt ——单位表面积燃烧速度，)/(2s m kg ⋅；c H ——液体燃烧热；航煤为43070000kg J /； p c ——液体的定压比热容；航煤为2000)/(K kg J ⋅；b T ——液体的沸点；取航煤的最小沸点为473K ； o T ——环境温度；取25℃即298K ；H ——液体的汽化热；航煤为280000kg J /。

通过计算可知航煤的燃烧速度为)/(068.02s m kg ⋅ （3）火焰高度 火焰高度计算公式为：6.0210])2(/[84gr dtdm r h ρ= 式中，h ——火焰高度；m ； r ——液池半径；29.2m ；0ρ——周围空气密度，ρ0=1.293kg/m 3；(标准状态)；g ——重力加速度，2/8.9s m ；m h 66.58])2.298.92(293.10.068[2.29846.021=⨯⨯⨯= 因此，航煤储罐发生池火事故时火焰高度为58.66m 。

（4）热辐射通量当液池燃烧时放出的总热辐射通量为：()()[]172/261.02+⋅⋅+=dtdm c dt dm H rh r Q ηππ式中，Q ——总热辐射通量；W ；η——效率因子；可取0.13～0.35，取其平均值0.24； 其余符号意义同前。

计算得热辐射通量Q=6.3x108瓦。

（5）目标入射热辐射强度及后果假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某一距离（X ）处的入射热辐射强度为：24XQt I cπ=式中，I ——入射通量；2/m W ； Q ——总热辐射通量；W ；c t ——热传导系数，在无相对理想的数据时，可取值为1； X ——目标点到液池中心距离；m 。

及混合气体出口(12m×13m)各1个,如图1图1计算区域示意图Fig.1The calculation area在保证计算精度的情况下,为减小计算量,对计算区域采用四面体网格进行划分,并在空气入口及煤油蒸汽入口处进行局部加密处所示。

为验证网格无关性,本文进行了4种数量的网格划所示。

选择Case1的工况条件进行计算,可以得出216万时,BCD三种网格的计算结果相差较小本文采用C数量的网格进行计算。

表2四种网格参数Tab.2Four kinds of grid parameters2结果分析2.1空气流速对煤油蒸汽浓度分布的影响煤油蒸汽进入厂房空间后不断聚集,整个空间内的蒸汽浓度上升,出于防爆考虑,必须通过通风设施降低整个空间内的煤油蒸汽浓度。

本文采用输入空气的方式来降低整个空间的煤油蒸汽浓度。

为研究空气流速对煤油蒸汽浓度分布的影响,选取Z=1.8m的平面为研究对象,计算结果如图4所示。

(a)Case1(b)Case2(c)Case3(d)Case4图4不同空气流速下煤油蒸汽浓度分布Fig.4The kerosene steam concentration under differentair flow rate从图4中可以看出,随着空气流速的增大,平面内的煤油蒸汽浓度分布逐渐降低。

当工况为Case1时,空气流速为0.5m/s,平面左侧区域内含有大量的煤油蒸汽,其中靠近中心位置的浓度最高,这是由于该位置处于煤油蒸汽入口的正上方。

当空气流速增大到2m/s时,整个30℃、35℃、40℃)下进行计算,X=17.5m的截面上的计算结果如图5所示。

(a)t=25℃(b)t=30℃(c)t=35℃(d)t=40℃图5不同环境温度下煤油蒸汽浓度分布Fig.5The kerosene steam concentration under differentenvironment temperature通风方式对煤油蒸汽浓度的影响图6通风方式对煤油蒸汽浓度分布的影响Fig.6Effects of ventilation mode on the kerosenesteam concentration通风方式会对空间内气体流动会产生重要影响,进而影响煤油蒸汽在厂房内分布。

航空煤油HiTAC燃烧特性的数值分析刘喜岳;齐东东;吴环云;王力军【摘要】采用合理的气-雾两相流流动、混合、燃烧、传热和NOx生成数学模型,对模型燃烧室内航空煤油的高温空气燃烧(HiTAC)特性进行了CFD数值模拟.数值模拟结果表明:通过合理组织燃烧,能使航空煤油实现HiTAC燃烧特性.燃烧室内温度梯度明显降低；燃烧温度场趋于均匀；有效降低污染物NOx的排放.计算结果与相同条件下的重油HiTAC燃烧试验结果有相同规律.【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》【年(卷),期】2012(029)001【总页数】5页(P21-25)【关键词】航空煤油;高温空气燃烧;模型燃烧室;数值模拟;燃烧特性【作者】刘喜岳;齐东东;吴环云;王力军【作者单位】沈阳航空航天大学航空航天工程学部,沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部,沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部,沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部,沈阳110136【正文语种】中文【中图分类】TP391.7;V261.2高温空气燃烧 (High Temperature Air Combustion)简称HiTAC，又称为无焰燃烧，MILD燃烧。

是采用高温助燃空气(Tair＞1 000℃)稳燃和低氧浓度(平均氧浓度3% ～15%)均匀燃烧的新燃烧技术。

日本的FDI烧嘴，德国的FLOX烧嘴，意大利的Dilute Flame燃烧技术等，都采用高温、高速空气射流，使助燃空气与燃烧射流混合前，卷吸大量高温烟气，降低空气射流中氧气浓度，使传统燃烧过程中的火焰锋面燃烧变为空间体积燃烧。

即将燃烧过程扩展到更大的燃烧室空间，使局部燃烧趋向均匀化，避免局部高温区的出现，降低氮氧化物的生成。

Ryugo Fuse，Hideaki Kobayashi等人［1］研究了甲烷高温空气燃烧的氮氧化物生成规律，试验和数值模拟结果都揭示了助燃空气中的低氧气浓度和均匀的燃烧温度场能大量减少氮氧化物的生成量。

航空发动机燃烧特性数值模拟分析航空发动机是现代航空运输的核心之一，因此对于航空发动机的燃烧特性进行深入研究，可有效提高其性能、降低其污染排放，从而更好地保障人类生命财产的安全。

目前，随着计算机技术的发展，数值模拟分析成为了研究航空发动机燃烧特性的一种重要手段。

一、什么是航空发动机的燃烧特性？航空发动机的燃烧特性主要包括燃油的喷射、空气的混合、燃烧过程、排放等方面。

关于航空发动机的燃烧特性的判断和评价可以从以下几个方面来考虑：1. 燃烧效率燃烧效率是指燃烧过程中所转化的化学能和热能占燃油能的比例。

理想的燃烧效率应该为100%。

但是实际情况下由于各种因素的影响，燃烧效率会大幅下降。

2. 排放航空发动机燃烧过程中会产生一系列尾气排放物，例如一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、不完全燃烧碳氧化物（CO2）、颗粒物等。

这些排放物如果排放过多将会严重影响环境和人类健康。

3. 抗氧化性另外，航空发动机的燃油还需要具有良好的抗氧化性，防止燃油在高温下发生自氧化反应，形成杂质和沉淀物。

二、航空发动机燃烧特性数值模拟分析的优势航空发动机的燃烧特性数值模拟分析相较于传统的试验测量，有以下几个优势：1. 安全性试验测量过程中需要点火燃放，如若失误容易造成意外爆炸，从而对人们的生命安全和财产造成极大的损失。

数值模拟则避免了这种危险。

2. 成本的效率试验测量一次需要耗费大量的经费，而且时间较为长。

而数值模拟可以在计算机上完成，从而大大减少了成本和时间上的开销。

3. 数据精度数值模拟能够精确提供各项指标、参数的计算结果，而且能够将结果以统计和图形的方式表现出来，可以更加清楚的反映燃烧的各种特性。

三、航空发动机燃烧特性数值模拟分析的应用现状航空发动机燃烧特性数值模拟分析的应用现状十分广泛。

从航空工业、汽车工业、电力工业到环境保护、科技研发等各行各业都有涉及。

例如，在造船和航行设施领域中，数值模拟技术用于审批和评估船体和设施的性能，其用于设计、预测和优化喷嘴等航空发动机的零部件的燃烧过程，可以大大提高其燃烧效率和性能特性，从而实现安全、节能和低污染的发动机设计。

文章编号:0253-9993(2002)01-0054-05综放工作面采空区煤自燃过程的动态数值模拟文 虎(西安科技学院采矿系,陕西西安　710054)摘　要:综放工作面采空区浮煤自燃主要取决于浮煤厚度、氧浓度、漏风强度、工作面推进速度和自然发火期5个参量,工作面正常生产时,采空区自燃三带处于一个动态的稳定状态.根据综放工作面采空区自然发火特点,将松散煤体自然发火数学模型简化,建立了综放工作面采空区温度变化的动态数学模型,用计算机动态模拟采空区浮煤自然升温过程,及时反映采空区温度分布状态及其动态变化规律,对采空区浮煤自燃危险性进行超前预测,指导综放工作面的安全生产.关键词:综放工作面;采空区;煤自燃;动态数值模拟中图分类号:TD75211 文献标识码:A收稿日期:2001-03-02 基金项目:国家自然科学基金资助项目(59974020) 特厚煤层综采放顶煤技术的兴起,使得矿井生产更为集中,设备投资更大,对工作面的安全水平提出了更高的要求.综放工作面推进速度相对较慢,采空区一次冒落空间大、端头支架处不放顶煤,在采空区两道遗留大量浮煤,易造成采空区浮煤氧化自燃.采空区按遗煤自燃情况可分为散热带、氧化带和窒熄带[1],浮煤自燃都起源于氧化带,氧化带的范围直接影响到浮煤自燃的危险程度.工作面正常生产时,采空区三带范围是动态变化的,浮煤自燃不但与氧化时间有关,还与工作面推进速度有关,是时间和空间的函数.国内外学者对采空区和地面煤堆自然发火进行了模拟和预测[2～5],对于一个特定的采煤工作面,采空区三带范围处于一个动态的稳定状态,浮煤自燃过程可以进行动态数值模拟,这对于采空区浮煤自燃危险性超前预测具有重要的指导意义.1　综放工作面采空区氧化自燃区域判定111　采空区三带范围的静态划分 煤自燃危险性由内因和外因共同决定,煤自燃的内因是煤自身氧化放热性能的强弱,对于特定的煤层,煤自身的氧化放热性能一定,能否发生自燃,主要取决于外部蓄热环境.把能够引起煤自燃的必要条件的极限值称为煤自燃极限参数[6](此时煤自身氧化放热强度等于周围环境的散热强度),对于综放工作图1　采空区三带静态划分Fig 11　Static partition of three zones in goaf面采空区来说主要有:最小浮煤厚度h min ,下限氧浓度C min ,上限漏风强度Q max .综放工作面采空区氧化升温带必须具备能够使散热强度小于放热强度的外界条件,即采空区氧化升温带的范围满足(h >h min )∩(C >C min )∩(Q <Q max )的区域.综放工作面采空区窒熄带的范围满足C <C min的区域,散热带的范围满足(Q >Q max )∪(h <h min )的区域(图1).　第27卷第1期煤 炭 学 报Vol.27　No.1 2002年2月J OURNAL OF CHINA COAL SOCIET Y Feb.　2002　112　采空区氧化自燃区域判定 采空区氧化升温带包含了采空区所有可能自燃的地点,只有氧化升温带范围内的浮煤才有可能发生自燃,采空区氧化自燃区域的范围小于或等于氧化升温带,它包含在氧化升温带中.煤自燃在低温阶段是一个煤蓄热升温的缓慢氧化放热过程,采空区浮煤自燃还需要有充足的时间,而且由于工作面不断推进,使得采空区三带动态移动.因此,还必须根据工作面实际推进速度及氧化升温带的动态变化情况,进一步确定出采空区氧化自燃区域. 根据煤层最短自然发火期[7]τmin 和工作面推进速度,可计算出工作面在最短自然发火期内的推进距离L 0,即L 0=τmin v 0,(1)式中,v 0为设计工作面推进速度或实际工作面平均推进速度,m/d. 综放工作面采空区内氧化升温带长度L <L 0的区域,浮煤不会发生自燃.氧化带长度大于L 0的区域,浮煤有可能发生自燃,采空区氧化升温带内长度L -L 0的区域即为采空区氧化自燃区域. 根据采空区氧化升温带长度和煤层最短自然发火期,可推算出工作面安全推进速度,即v a =L /τmin .(2) 当工作面的推进速度v (τ)≥v a 时,采空区浮煤就不会发生自燃.2　综放工作面采空区浮煤自燃的动态数学模型 根据实验参数和现场资料,能够静态地预测出工作面采空区氧化升温带.随着工作面的推进,采空区图2　采空区示意Fig 12　Schematic diagram of goaf的右边界动态移动(图2),氧化升温带亦随之移动,采空区内各点氧浓度、漏风强度、空隙率、粒度、导热系数等参数均发生变化,即采空区浮煤自燃环境发生动态变化.因此,进行采空区自燃过程的动态模拟时,必须考虑采空区各点的氧浓度、漏风强度、粒度、空隙率等参数的分布. 基本假设:①氧气浓度及漏风强度等参数沿采空区走向一维变化,温度沿顶、底板及走向上二维变化;②对某一确定工作面正常生产期间,采空区漏风强度、氧气浓度分布规律动态稳定;③采空区浮煤厚度仅沿倾向变化,沿走向恒定不变. 根据综放工作面采空区自然发火特点,将松散煤体自然发火数学模型[8]简化,得到工作面从开切眼开始,第N 天采空区任一点I 的温度动态计算数学模型为X N I =X N -1I+v N ,C N I =C N I +1exp [-V 0(T N I +1)Ψ(d 50)C 0Q (X N I +1)n N I (X N I -X N I +1)],W N I =C N I q 0(T N -1I )Ψ(d 50)C 0ρe c e -8λe (T N -1I -T y )ρe c e h2-2ρg c g Q (X N I )(T N -1I -T N -1I -1)ρe c e h - λe (2T N -1I -T N -1I +1-T N -1I -1)ρe c e (X N I -X N I +1)(X N -1I -1-X N -1I),T N I =T N -1I +W NI ,(3)式中,X N I 为在第N 天I 点距工作面的距离,m ;T N I 为第N 天采空区内I 点的温度,℃;T y 为围岩温度,℃;Q (X )为采空区的漏风强度分布,m/min ;C N I ,C N I +1分别为第N 天I 点和I +1点的氧气浓度,mol ・m -3;C 0为新鲜风流中的氧气浓度,mol ・m -3;λe 为浮煤导热系数,J ・m -1・s -1・℃-1;ρe ,ρg 分别55第1期文　虎:综放工作面采空区煤自燃过程的动态数值模拟为浮煤和空气的密度,kg ・m -3;c e ,c g 分别为浮煤和空气的比热,J ・g -1・℃-1;V 0(T N I +1)为第N 天I +1点的耗氧速度,mol ・min -1・m -3;q 0(T N -1I )为第N -1天I 点的放热强度,J ・min -1・m -3;n N I 为第N天I 点的空隙率;v N 为工作面第N 天的日推进速度,m ・d -1;W N I 为采空区I 点第N 天的升温速度,℃・d -1;h 为采空区浮煤厚度,m.图3　采空区浮煤自燃过程的动态数值模拟程序Fig 13　Flow diagram of dynamic numeric simulation of float coal self 2ignite in goaf 采空区内热效应十分复杂,与许多因素有关,进行煤自燃动态模拟时,可忽略某些次要因素,确定初始及边界条件如下:①采空区浮煤初始温度为一定值;②采空区初始氧浓度可取工作面风流氧浓度;③开切眼处煤(岩)体原始温度恒定不变(第一类边界条件);④顶、底板岩层温度恒定不变(第一类边界条件);⑤工作面温度恒定不变(第一类边界条件);⑥工作面风流中氧浓度为定值(第一类边界条件).3　模型求解 不同煤温时的氧化放热强度q 0(T )和耗氧速度v 0(T )可由煤低温自然发火实验[9]测定.综放工作面采空区浮煤厚度分布由工作面不同部位的顶煤采出率确定,采空区浮煤空隙率可由现场实际观测情况近似确定,采空区氧浓度可通过采空区埋管实测.综放工作面采空区漏风强度与采煤工作面供风量的平方成正比,即Q =R φ(n )l Q 2=R φQ 2.(4) 综放工作面采空区的漏风强度也可由实测氧浓度值按下式进行推算,即Q =x v 0(T )C 0ln (C 0/C ),(5)式中,C ,C 0分别为采空区测点的氧浓度和工作面氧浓度;x 为测点距工作面的距离,m. 新投产工作面根据开采条件相似工作面(采高、顶底板岩性、煤层自燃性基本相同的工作面)采空区漏风强度分布,按下式求得新投产工作面的漏风强度分布,即Q 1Q 2=R φ12Q 1Q 22,(6)式中,Q 1,Q 1和Q 2,Q 2分别为新投产工作面和参照工作面风量及漏风强度. 根据综放工作面采空区煤自燃的动态数学模型,用FOR TRAN 语言编制模拟计算程序(图3),代入实验室和现场测算的参数在微机上运行通过.4　应用实例 大同矿务局忻州窑矿8916综放工作面平均煤厚9107m ,采高218m ,工作面长145m ,巷道沿底板掘进,在煤层顶板有2条松动巷.工作面两端头支架65煤 炭 学 报2002年第27卷不放顶煤,松动巷附近顶煤采出率达80%以上,最低顶煤采出率约35%,采空区浮煤空隙率20%～30%.根据忻州窑矿煤自燃极限参数值和现场实际测算的浮煤厚度、氧气浓度和漏风强度分布,把采空区分为三大区域,即散热带、氧化升温带和窒熄带.采空区氧化升温带最长的区域为140m (在进风侧),实验测定煤层最短自然发火期为98d ,则由式(2)知,工作面最小安全推进速度为1143m/d.根据8916工作面最小日平均推进速度1m/d ,计算出工作面在最短自燃发火期内的推进距离为L 0=τmin v 0(τ)=98m.(7) 当工作面以最小安全推进度推进时,采空区内氧化升温带长度小于98m 区域的浮煤不会自燃.因此,可确定8916综放工作面采空区氧化自燃区域在进风侧为32m. 根据8916综放工作面实际开采条件和日平均推进速度(表1),在工作面风流及围岩温度为20℃的条件下,应用上述模型,沿采空区进风侧(取浮煤厚度为6m )模拟计算该面开采期间采空区内的温度分布变化情况(图4).图中曲线分别表示每月最后一天时,采空区内温度分布状况,假定线为1月和2月以假定的平均推进速度018m/d 推进时,采空区内的温度分布变化情况.表1　8916综放工作面日平均推进速度T able 1　Average advance velocity in the N o 18916fully mechanized caving face推进速度月 份7月8月9月10月11月12月1月2月v 0/m ・d -111771197216011981119112511371142图4　8916工作面不同推进速度时采空区内的温度分布Fig 14　Temperature distribution in goaf in theNo 18916face as different advance velocity 1———假定线;2,3———1,2月;3～9———7～12月 由图4知,工作面开采初期,采空区浮煤温度随工作面推进而升高,最高温度点在采空区后部;浮煤进入窒熄带后,温度逐渐下降,随着工作面推进,高温点开始前移;当推进速度较大(如9月和10月)时,高温点前移速度小于工作面推进速度,高温点相对于工作面后移;当工作面推进速度减小(如10月以后)时,高温点前移速度加大,即高温点相对于工作面前移;当工作面推进速度等于安全推进速度时,高温点移动速度将与工作面推进速度达到动态平衡;若工作面推进速度小于安全推进速度,计算2个月后的采空区温度分布如图4假定线,高温点前移,温度可超过临界温度(80℃),若不采取有效防火措施,高温点将迅速前移,几天后工作面将出现明火.5　结 论(1)综放工作面采空区浮煤自燃主要取决于浮煤厚度、氧浓度、漏风强度、工作面推进速度和自然发火期5个参量,通过前3个参量可以静态的划分三带范围,确定出采空区氧化升温带的最大范围,从而得出工作面的安全推进速度.(2)由于工作面不断推进,采空区三带动态移动,氧化自燃区域的范围小于氧化升温带.采空区氧化升温带长度与工作面在最短自然发火期内推进距离之差才是采空区氧化自燃区域.(3)用计算机动态模拟采空区浮煤自然升温过程,能够及时反应采空区的温度分布状态及其动态变化规律,对采空区浮煤自燃危险性进行超前预测,指导综放工作面的安全生产.75第1期文　虎:综放工作面采空区煤自燃过程的动态数值模拟85煤 炭 学 报2002年第27卷参考文献:[1]　王省身,张国枢.矿井火灾防治[M].徐州:中国矿业大学出版社,1990.33～34.[2]　Schmal Dick,Duyzer Jan H,Ven Heuven,et al.Model for the s pontaneous heating of coal[J].Fuel,1985,64(7):963～972.[3]　Brooks K evin,Svanas Nicoloas,G lasser David.Evaluating the risk of spontaneous combustion in coal stockpiles[J].Fuel,1988,67(5):651～656.[4]　Mingshan Zhu,Y ingqin Xu,Jiang puter simulation of spontaneous combustion in goaf[A].Proceeding of the5thUS Mine Ventilation Symposium[C].Missouri:University of Missouri-rolla Press,1999.88～93.[5]　Nordon P.S pontaneous combustion interactive heat and mass transfer driven by a chemical reaction[A].Third AustralasianConference on Heat&Mass Transfer[C].Aust:St Leonards,1985.363～370.[6]　徐精彩,文　虎,邓　军,等.煤自燃极限参数研究[J].火灾科学,2000,9(2):14～18.[7]　邓　军,徐精彩,张迎弟,等.煤最短自然发火期实验及数值分析[J].煤炭学报,1999,24(3):274～278.[8]　邓　军,徐精彩,文　虎,等.综放采煤法中沿空巷道煤层自然发火预测模型研究[J].煤炭学报,2001,26(1):62～66.[9]　徐精彩.煤炭自燃过程研究[J].煤炭工程师,1989(5):17～21.作者简介: 文　虎(1972-),男,新疆石河子人,博士,讲师,主要从事矿井重大灾害防治技术的研究工作,发表学术论文30余篇.Dynamic numeric simulation of coal self2ignitein goaf in f ully mechanized caving faceWEN Hu(Dept.of Mi ni ng Engi neeri ng,Xiπan U niversity of Science and Technology,Xiπan　710054,Chi na)Abstract:Float coal self2ignite mainly rests with float coal thickness,oxygen concentration,air leak intensity, advance velocity and spontaneous combustion period in goaf.As the production is normal in working face,the three zones are dynamic stable state in goaf.According to the characteristic of coal spontaneous combustion in goaf in fully mechanized caving face,simplified mathematical model of coal spontaneous combustion,dynamic mathematical model of temperature change is set up in puter dynamically simulates the process of coal spontaneous elevating temperature,and temperature distribution and its dynamic change rule is timely reflected in goaf.The risk of coal self2ignite is forecasted in advance by dynamic simulation in gob,and guide safety in production.K ey w ords:fully mechanized caving face;goaf;coal self2ignite;dynamic numeric simulation。

航空航天中的燃烧流动数值模拟研究在现代工业中，燃烧不仅是基本的能量转换过程，而且也是空气污染和大气变化的主要原因。

航空航天领域中的高温、高速度燃烧流动现象对火箭发动机、喷气发动机的设计和性能影响非常大。

因此，燃烧流动数值模拟技术在航空航天领域有着重要应用。

燃烧流动数值模拟是利用计算机数值仿真方法，对燃烧流动的流场、热场、化学反应、能量传递和物质转化等多种物理现象进行模拟、分析和优化的一种技术。

这种技术可以模拟燃烧过程中的非稳态、多物理场、多相流、多化学反应等复杂变化过程，为燃烧学研究提供了新的途径和方法。

航空航天领域中的燃烧流动数值模拟研究主要包括火箭发动机和喷气发动机应用。

火箭发动机的燃烧过程可以分为射流和悬浮两种不同类型，两者之间的燃烧流动过程截然不同。

射流燃烧是指燃料和氧化剂在燃烧室中完全混合，经被发动机推压后形成高温高速的喷流，以产生推力的一种燃烧方式。

悬浮燃烧是指燃料和氧化剂分别从燃烧室的两侧注入，然后在燃烧室中自由燃烧并产生推力的一种燃烧方式。

在航天技术中，射流燃烧主要用于推进火箭等载具，悬浮燃烧则用于调节飞行高度和方向。

无论是射流燃烧还是悬浮燃烧，燃烧产生的复杂流场对火箭发动机的设计和性能都有着至关重要的影响。

相比于火箭发动机，喷气发动机的燃烧流动更为复杂。

喷气发动机燃气流动涵盖了压气机、燃烧室和涡轮等多个部分，构成了几何形状和流动过程迥异的不同物理空间。

燃料进入燃烧室，与空气混合后燃烧产生高温高速气体，并通过喷嘴喷出后以产生推力。

喷气发动机中未燃料的平衡和燃料燃烧后产生氧气、二氧化碳等物体的生成和排放，更是对环境造成越来越严重的污染。

因此，喷气发动机的燃烧流动数值模拟技术成为了研究的重点之一。

燃烧流动数值模拟技术对于燃烧研究的发展起到了重要的作用。

优秀的燃烧流动数值模拟方法不仅可以提高设计和研发效率，还可以缩短产品开发周期和降低研发成本。

同时，燃烧流动数值模拟还可以对燃烧反应进行优化和调控，提高燃烧效率和产能，减少能源消耗和环境污染。

航空发动机燃烧过程数值模拟研究随着航空业的迅速发展，航空发动机作为航空器的核心部件，其性能越来越受到人们的重视。

其中，燃烧过程作为发动机性能的重要指标，对航空发动机的战斗力、速度等方面都有着极为重要的影响。

近年来，借助数值模拟技术对航空发动机的燃烧过程进行研究，已成为航空涡扇发动机研究的重点领域之一。

本文将对航空发动机燃烧过程数值模拟研究进行探讨。

一、数值模拟技术在航空发动机燃烧过程研究中的应用航空发动机燃烧过程是指燃油与空气混合后在燃烧室中进行的燃烧反应，以产生高温高压气体，驱动发动机顺利运转。

然而，随着燃油和空气混合比例、气体温度、压力等参数的变化，发动机燃烧过程内部的状态也会发生复杂的变化，难以通过传统实验方法进行精确的研究。

因此，借助数值模拟技术对航空发动机燃烧过程进行研究，既可以避免实验难度大、周期长的问题，同时可以准确测量各种参数变化对燃烧效果的影响，为航空发动机性能的提升提供有效的支持。

二、数值模拟技术的改进和优化数值模拟技术在航空发动机燃烧过程中的应用，需要实现精准的数学模型和算法，以求得较为准确的燃烧效果。

为此，人们采用了各种数值模拟技术并不断进行改进和优化。

例如，在燃油喷注较为复杂的航空发动机中，人们使用分形法建立了不规则形状的燃油喷头，以更好地模拟了燃油喷注的情况。

同时，人们引入了流体动力学中的指数动量法，精准计算了燃烧室内的气体流动、温度和压力等参数。

此外，人们也可以通过高性能计算等技术，实现快速而精确的数值模拟过程。

三、数值模拟技术在航空发动机燃烧过程中的应用价值数值模拟技术在航空发动机燃烧过程中的广泛应用，不仅可以为机型设计和维护提供有益的信息，同时也为飞行安全提供了保证。

一方面，通过数值模拟，人们可以更加深入地研究航空发动机燃烧过程内部的细节和物理机理，包括燃烧波的生成和传播、混合层的温度分布和运动状态等。

这些研究将为燃油喷注、燃烧室结构等方面的创新提供理论支持，从而为航空发动机的性能提升奠定基础。

无焰燃烧及煤油自动着火过程的数值模拟的开题报告一、选题背景无焰燃烧是一种非常特殊的燃烧现象，它的燃烧过程中没有火焰，而且火源自身并不明显。

无焰燃烧主要是在特定的条件下发生，例如汽油渗漏到热表面时就可能发生无焰燃烧现象。

在工业领域中，这种燃烧现象也存在，例如在储油罐中形成的油气蒸气云层会发生无焰燃烧。

因此，对于无焰燃烧的研究不仅是物理学的基础研究，而且也具有重要的工程实际应用价值。

煤油自动着火其实是有些相似的，它是在某些热源的作用下，煤油自身能够燃烧而不需要其它附加的火源。

这也常常在工程中被用到。

因此，研究这两类现象的数值模拟，对于加深我们对燃烧现象的理解和掌握，具有重要的意义。

二、研究目的与意义本项目的研究旨在通过数值模拟的方法，对无焰燃烧及煤油自动着火过程进行深入研究。

具体来说，我们将利用数值模拟技术对这两类现象的燃烧过程进行数值模拟，以得到以下几个方面的信息：1.燃烧产物组成和浓度分布2.燃烧温度分布3.燃烧反应速率分布4.燃烧实验所需要的其他参数信息通过分析这些参数，我们可以更深入地了解无焰燃烧和煤油自动着火过程中的燃烧机理及规律，并为现场实验提供有价值的参考。

同时，我们还将在数值模拟中针对不同的条件条件，如燃烧场的温度、压力、燃料组成等变化，对燃烧产物、反应速率以及温度等参数进行分析，以期为加大安全生产提供有力的技术支持。

三、研究内容本项目的研究内容将主要包括以下几个方面：1.燃烧场的建立：建立无焰燃烧和煤油自动着火的燃烧场，并确定相关的燃烧参数。

2.数值模拟模型的建立：建立基于CFD的数值模拟模型，以分析燃烧产物组成、温度、反应速率等参数的分布情况。

3.数据分析：通过对数值模拟结果的分析，总结出影响无焰燃烧和煤油自动着火过程的主要因素和规律，并为现场实验提供可靠的参考。

四、研究方法1.燃烧场的建立：根据具体的实验条件，设计相应的燃烧场，包括燃烧设备、燃烧介质、燃料流量等参数。

为了达到最佳的实验效果，充分考虑实验所需的参数，确保燃烧参数的准确性。