本书针对复杂条件下受限空间煤尘爆炸冲击波、火焰、有毒有害气体的传播规律及伤害模型问题进行研究。本书论述了我国煤尘爆炸事故研究的背景及意义，分析了近年来我国发生煤尘爆炸事故的原因，阐述了煤尘爆炸事故的危害性，论证了煤尘爆炸传播规律及伤害模型研究的意义。对煤尘爆炸传播特性进行了理论分析，包括煤尘爆炸的化学反应机理、物理特性、传播过程中的影响因素及伤害机理。通过实验、数值模拟研究煤尘爆炸冲击波、火焰、毒气在不同尺寸类型管道及巷道内的传播规律，建立了煤尘爆炸冲击波、火焰、毒气伤害模型，进一步完善了煤尘爆炸传播机理，为预防和控制煤矿煤尘爆炸事故及灾后损失评估提供理论基础和科学依据。
样章试读
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前言
第1章 绪论 1
1.1 我国煤尘爆炸研究背景及意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意义 2
1.2 煤尘爆炸国内外研究现状 3
1.2.1 煤尘爆炸机理研究 4
1.2.2 瓦斯煤尘爆炸传播规律研究 7
1.2.3 煤尘爆炸传播规律数值模拟研究 10
1.2.4 瓦斯煤尘爆炸伤害和破坏效应研究 11
1.2.5 存在的问题 14
1.3 本章小结 15
第2章 煤尘爆炸传播特性分析 16
2.1 煤尘爆炸的条件 16
2.1.1 煤尘及煤尘云的特性 17
2.1.2 外界条件 19
2.2 煤尘爆炸的过程与动力学特征 20
2.2.1 煤尘爆炸冲击波的结构和形式 22
2.2.2 煤尘空气两相流爆轰波传播特性 23
2.2.3 煤尘爆炸冲击波自由传播的特性 25
2.2.4 影响煤尘爆炸传播的主要因素 25
2.2.5 煤尘爆炸火焰燃烧机制 28
2.2.6 煤尘爆炸火焰传播的加速机理 29
2.3 煤尘爆炸传播规律理论分析 31
2.3.1 煤尘爆炸冲击波在管道中的传播理论分析 31
2.3.2 煤尘爆炸火焰传播理论分析 44
2.4 本章小结 55
第3章 煤尘爆炸冲击波传播规律试验研究 57
3.1 煤尘爆炸特性试验研究 57
3.1.1 爆炸测试系统 57
3.1.2 球形爆炸测试系统结构 58
3.1.3 试验项目 59
3.1.4 主要测试方法 59
3.1.5 测试结果及分析 59
3.2 煤尘样的工业分析与微观分析 62
3.2.1 煤尘样的工业分析 62
3.2.2 煤尘样的微观分析 63
3.3 煤尘爆炸冲击波传播规律的试验研究 65
3.3.1 试验系统 65
3.3.2 试验方法与步骤 70
3.3.3 煤尘爆炸冲击波在单向分岔管道内的传播规律试验研究 71
3.3.4 煤尘爆炸冲击波在双向分岔管道内的传播规律试验研究 84
3.3.5 煤尘爆炸冲击波在截面突变管道内的传播规律试验研究 93
3.4 瓦斯煤尘混合爆炸冲击波传播规律的试验研究 100
3.4.1 试验系统 101
3.4.2 试验介质与环境 104
3.4.3 试验方法与步骤 104
3.4.4 瓦斯煤尘爆炸冲击波在单向分岔管道内的传播规律试验研究 105
3.4.5 瓦斯煤尘爆炸冲击波在双向分岔管道内的传播规律试验研究 114
3.4.6 瓦斯煤尘爆炸冲击波在截面突变管道内的传播规律试验研究 123
3.5 本章小结 130
第4章 煤尘爆炸火焰传播规律的试验研究 131
4.1 直线管道煤尘爆炸火焰传播规律的试验研究 131
4.1.1 试验系统原理与设备 131
4.1.2 爆炸试验方法与步骤 133
4.1.3 试验目的与测点布置方案 135
4.1.4 试验数据分析 135
4.2 拐弯管道煤尘爆炸火焰传播规律的试验研究 147
4.2.1 试验目的 147
4.2.2 测点布置 147
4.2.3 试验数据分析 149
4.3 瓦斯煤尘耦合爆炸火焰传播规律试验研究 162
4.3.1 试验系统 162
4.3.2 试验方案 165
4.3.3 试验步骤 166
4.3.4 瓦斯煤尘耦合爆炸火焰传播过程 166
4.3.5 瓦斯浓度对火焰锋面距离的影响 168
4.3.6 瓦斯浓度对火焰锋面速度的影响 169
4.3.7 煤尘浓度对火焰锋面距离的影响 170
4.3.8 煤尘浓度对火焰锋面速度的影响 172
4.3.9 煤尘粒径对火焰锋面距离的影响 174
4.3.10 煤尘粒径对火焰锋面速度的影响 175
4.3.11 煤尘粒径对最大火焰锋面速度的影响 177
4.4 巷道内煤尘爆炸火焰传播规律的试验研究 178
4.4.1 试验系统 178
4.4.2 试验环境及样品参数 181
4.4.3 试验方案 182
4.4.4 试验步骤 183
4.4.5 煤尘爆炸火焰沿巷道方向传播特性研究 184
4.4.6 火焰波长度确定 186
4.4.7 火焰波传播变化趋势 187
4.4.8 煤尘爆炸火焰传播与压力变化的关系 188
4.4.9 煤尘爆炸试验中瓦斯的作用 193
4.5 本章小结 195
第5章 煤尘爆炸毒气传播规律试验研究 196
5.1 半封闭巷道煤尘爆炸毒气传播规律试验研究 196
5.1.1 试验系统 196
5.1.2 试验方案 196
5.1.3 试验条件 196
5.1.4 试验结果分析 197
5.2 管道内煤尘爆炸毒气传播规律试验研究 198
5.2.1 试验系统 198
5.2.2 试验方法与步骤 198
5.2.3 试验条件 199
5.2.4 试验结果分析 200
5.3 爆炸毒害气体在爆炸冲击和火焰作用下的传播 202
5.3.1 爆炸毒害气体在火焰和冲击波作用下的传播 202
5.3.2 爆炸毒害气体在爆炸作用下的传播 203
5.3.3 毒害气体沿传播方向扩散试验值与理论值对比分析 206
5.4 本章小结 207
第6章 煤尘爆炸冲击波传播的数值模拟 208
6.1 数值模拟模型 209
6.1.1 连续相流场模型 209
6.1.2 颗粒相模拟模型 210
6.1.3 连续相计算方法 211
6.1.4 颗粒相计算方法 211
6.1.5 初始与边界条件 212
6.2 单向分岔管道内冲击波压力变化数值模拟结果与分析 214
6.2.1 数值模拟结果 214
6.2.2 数值模拟结果分析 218
6.2.3 数值模拟结果与试验对比分析 219
6.3 双向分岔管道内冲击波压力变化数值模拟结果与分析 219
6.3.1 数值模拟结果 220
6.3.2 数值模拟结果分析 223
6.3.3 数值模拟结果与试验对比分析 224
6.4 截面积突变管道内冲击波压力变化数值模拟结果与分析 225
6.4.1 数值模拟结果 225
6.4.2 数值模拟结果分析 227
6.4.3 数值模拟结果与试验对比分析 228
6.5 瓦斯煤尘混合爆炸冲击波传播的数值模拟 229
6.5.1 建模及设定边界条件 229
6.5.2 不同形状单向分岔管道内冲击波压力数值模拟 230
6.5.3 不同形状双向分岔管道内冲击波压力数值模拟 233
6.5.4 不同截面截面积突变管道内冲击波压力数值模拟 235
6.6 爆炸冲击波传播规律研究成果的作用 236
6.7 煤尘爆炸毒害气体传播的数值模拟 239
6.7.1 初始和边界条件 239
6.7.2 巷道内200m3瓦斯+50m及65m煤尘爆炸温度分布模拟 239
6.7.3 管道内煤尘爆炸毒气传播模拟结果及分析 241
6.8 本章小结 244
第7章 煤尘爆炸伤害模型 245
7.1 煤尘爆炸冲击波传播及爆风伤害模型 245
7.1.1 煤尘爆炸机理与动力学特征 245
7.1.2 煤尘爆炸过程的描述及物理模型 246
7.1.3 煤尘燃烧爆炸的数学模型 248
7.1.4 煤尘爆炸冲击波的伤害效应 249
7.1.5 煤尘爆炸冲击气流作用的伤害模型 268
7.2 煤尘爆炸火焰高温热辐射事故伤害模型 272
7.2.1 爆炸煤尘量与火焰传播距离的关系拟合 272
7.2.2 热辐射伤害准则的选取 273
7.2.3 热辐射静态伤害模型及分区 274
7.2.4 热辐射动态伤害模型 275
7.3 煤尘爆炸毒害气体传播事故伤害模型 278
7.3.1 基于扩散分布理论的毒害气体扩散模型 278
7.3.2 基于能量守恒理论的毒害气体扩散模型 280
7.3.3 毒害气体伤害准则与分区 284
7.3.4 暴露时间的确定 286
7.3.5 毒害气体传播伤害分区 287
7.3.6 毒害气体在通风网络中传播的讨论 288
7.4 本章小结 290
第8章 煤尘爆炸伤害模型应用实例 291
8.1 河南平顶山新华四矿瓦斯煤尘爆炸事故概况 291
8.2 爆炸参数的计算 292
8.3 本章小结 295
参考文献 296
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