天然气约束爆炸动力学及灾害评估

本书较为系统地阐述了典型受限空间内天然气爆炸动力学的演化机制及灾害评估方法，内容涵盖了泄爆面与拥塞物对天然气爆炸的协同作用机制研究、门窗耦合泄爆机制研究、天然气爆轰传播机制研究和爆炸灾害评估方法研究等。书中详细分析了房间布局、泄爆面特征、拥塞物特征、门窗相对位置、窗体特征、门体特征对天然气爆炸灾害的影响规律，提出了室内天然气爆炸超压灾害的定量评估方法，以期为相关气体爆炸提供灾害防控的理论支持。 
本书可供爆炸安全、消防工程、安全工程等相关领域的研发人员、技术人员阅读，也可供相关专业师生参考。

《天然气约束爆炸动力学及灾害评估》全面分析了泄爆面特征参数、点火位置、房间特征、气体浓度、典型大尺度障碍物等边界条件对室内气体约束泄爆灾害的影响规律，并进一步深入说明了泄爆面特征参数、房间特征、点火位置以及大尺度障碍物对外部二次爆炸的动力学影响机制及灾害分布规律，提出了天然气约束泄爆灾害定量评估模型，可以为相关领域爆炸事故的预防、控制和灾害评估提供理论依据和科学指导。

经济持续增长和城市化、工业化进程的不断加快，促使我国天然气消费量快速增长。然而，近年来我国天然气泄漏爆炸事故频发，造成大量人员伤亡和经济损失。天然气爆炸已成为制约我国城市安全运行的主要风险之一。因此，系统、全面地阐释天然气爆炸机理，对此类事故的科学、精准防控具有重要的现实意义。天然气爆炸多发生在民用厨房或工业厂房等受限空间，门窗结构及各类内置拥塞物品形成了天然气爆源的内外部联合约束边界，增加了爆炸演化的复杂性和灾害控制的难度，因此该领域研究对完善可燃气体爆炸安全理论体系也具有重要的意义。
本书较为系统地阐述了民用厨房等典型受限空间内天然气爆炸动力学演化机制及灾害评估方法，内容涵盖了泄爆面与拥塞物对天然气爆炸的协同作用机制研究、门窗耦合泄爆机制研究、天然气爆轰传播机制研究和爆炸灾害评估方法研究。全书共分为九章。第1章综合论述了天然气约束爆炸的研究现状及存在的主要问题。第2章、第3章、第4章分别介绍了房间布局、泄爆面特征、拥塞物特征对天然气爆炸灾害的影响规律。第5章、第6章、第7章分别介绍了门窗相对位置、窗体特征、门体特征对天然气爆炸灾害的影响规律。第8章以管道为例介绍了典型受限空间内天然气爆轰传播规律。第9章介绍了室内天然气爆炸超压灾害的定量评估方法。为方便读者对照学习，书中彩图做成了二维码，读者可以直接扫描下方二维码获取彩图资源。
本书由北京科技大学庞磊教授、赵焕娟副教授和北京石油化工学院杨凯副教授结合多年研究成果撰写。庞磊负责总体书稿编写方案的制定和研究工作的统筹规划，并负责撰写第三～七章内容。杨凯负责编写工作的具体实施，并负责撰写第一、二、九章内容。赵焕娟负责撰写第八章内容，此外，研究生金梦洁、李国义、李威等人负责相关数据的分析处理。本书研究工作得到了北京市自然科学基金委-北京市教委联合资助项目（No.KZ201910017020）的支持，在此表示感谢。
由于笔者经验和水平有限，书中不足之处难免，敬请读者批评指正！

著者

第1章　绪论001
1.1　研究背景与意义001
1.2　国内外研究现状010
1.2.1　可燃气体约束泄爆研究进展010
1.2.2　可燃气体爆轰机理研究进展014

第2章　房间布局对拥塞泄爆效应的影响034
2.1　数值模拟方法034
2.1.1　控制方程034
2.1.2　湍流模型035
2.1.3　燃烧模型035
2.1.4　数值方法验证036
2.2　厨房布局形式及其对泄爆的影响039
2.2.1　房间布局形式039
2.2.2　室内流场分布特征042
2.2.3　室内火焰传播特征049
2.2.4　室内超压分布特征054

第3章　泄爆面特征对拥塞效应的影响057
3.1　研究方案057
3.2　开启压力对拥塞效应的影响057
3.2.1　室内湍流及流速分布特征057
3.2.2　室内火焰传播特征060
3.2.3　室内超压分布特征065
3.3　泄爆尺寸对拥塞效应的影响068
3.3.1　室内湍流及流速分布特征070
3.3.2　室内火焰传播特征072
3.3.3　室内超压分布特征074

第4章　拥塞物特征对泄爆效应的影响079
4.1　研究方案079
4.2　拥塞物特征对流场的双重作用079
4.2.1　室内流场分布特征079
4.2.2　室内火焰传播特征081
4.2.3　室内超压分布特征084
4.3　体积拥塞率对爆炸的影响085
4.3.1　峰值燃烧率和火焰085
4.3.2　室内超压分布特征087
4.4　泄爆面与大尺度拥塞物对爆炸流场的关联影响机制090
4.4.1　室内流场分布特征090
4.4.2　室内火焰传播特征091
4.4.3　室内超压分布特征092

第5章　门窗相对位置对泄爆效应的影响095
5.1　研究方案095
5.2　厨房内典型爆炸泄放过程096
5.2.1　室内外流场及超压特征096
5.2.2　火焰及灾害分布特征100
5.3　门窗相对位置对流场及超压分布的影响103
5.4　门窗相对位置对爆炸火焰的影响110
5.5　门窗相对位置对复合灾害的影响113

第6章　窗体特征对门窗耦合泄爆的影响119
6.1　研究方案119
6.2　窗体开启压力对耦合泄爆的影响120
6.2.1　窗体开启压力对爆炸流场及超压的影响120
6.2.2　窗体开启压力对泄放火焰的影响126
6.2.3　窗体开启压力对复合灾害的影响129
6.3　窗体面积对耦合泄爆的影响133
6.3.1　窗体面积对爆炸流场及超压的影响133
6.3.2　窗体面积对泄放火焰的影响137
6.3.3　窗体面积对复合灾害的影响140

第7章　门体特征对门窗耦合泄爆的影响145
7.1　研究方案145
7.2　门体开启压力对耦合泄爆的影响145
7.2.1　门体开启压力对爆炸流场及超压的影响145
7.2.2　门体开启压力对泄放火焰的影响151
7.2.3　门体开启压力对复合灾害的影响152
7.3　门体重量对耦合泄爆的影响157
7.3.1　门体重量对爆炸流场及超压的影响157
7.3.2　门体重量对泄放火焰的影响160
7.3.3　门体重量对复合灾害的影响161

第8章　约束空间爆轰传播规律166
8.1　实验方法166
8.1.1　爆轰管道组167
8.1.2　配气系统169
8.1.3　点火系统170
8.1.4　数据采集系统171
8.1.5　实验步骤174
8.2　典型管道天然气爆轰传播机制175
8.2.1　光滑圆管爆轰传播过程175
8.2.2　环形管道爆轰传播过程176
8.3　边界层效应对爆轰传播的影响179
8.3.1　光滑圆管内预混气爆轰波传播特性180
8.3.2　环形管道内预混气爆轰波传播特性187

第9章　室内爆炸超压的定量评估方法200
9.1　研究方案200
9.2　Ⅰ型房型200
9.3　Ⅱ型房型202
9.4　L型房型204
9.5　U型房型206

参考文献209