8
Основные уравнения 1 , 1 j t t ij i i i v d C C dt x x K x Уравнение неразрывности Уравнение диффузии Уравнение импульсов Уравнение теплопереноса 0 i i v t x r r + = i i t i j d j dC C t x R d x n r r s æ ö ÷ ç = + ÷ ç ÷ ç è ø , j t t ij i k i i v dK K dt x x x Уравнение энергии турбулентных пульсаций Уравнение диссипации турбулентных пульсаций 2 / t C K m n e = Коэффициент турбулентного переноса 1 t rad p i t r i dT T Q Q E dt c x x Константы K-e модели турбулентного переноса 1 2 0.09; 1.43; 1.92; 1; 1.3 k C C C m e e e s s = = = = = , , ri ri dC R dt r = Уравнение движения продуктов диссоциации i i i С p RT Уравнение состояния , i t ij i j i d p g dt x x u r r = - + τ Лекция 16 5.5. Численное моделирование взрыва

физика горения16

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: физика горения16

Основные уравнения

1 , 1jt

t iji i i

vdC C

dt x x K x

Уравнение неразрывности

Уравнение диффузии

Уравнение импульсов

Уравнение теплопереноса

0i

i

vt xr r¶ ¶

+ =¶ ¶

ii t i

j d j

dC Ct x

Rd x

nr r

sæ ö¶ ¶ ÷ç= +÷ç ÷ç¶ ¶è ø

,jt

t iji k i i

vdK Kdt x x x

Уравнение энергии турбулентных пульсаций

Уравнение диссипации турбулентных пульсаций

2 /t C Kmn e=

Коэффициент турбулентного переноса

1 trad

p i tr

i

dT TQ QE

dt c x x

Константы K-e модели турбулентного переноса

1

2

0.09; 1.43;

1.92; 1; 1.3k

C C

Cm e

e es s

= =

= = =

,,

r ir i

dCR

dtr =

Уравнение движения продуктов диссоциации

i

i i

Сp RT

Уравнение состояния

,i

t ij ij i

d pg

dt x xu

r r¶ ¶

= - +¶ ¶

τ

Лекция 165.5. Численное моделирование взрыва

Page 2: физика горения16

Избыточное давлениеmax3.6крR RТепловое излучение

внешний взрыв 25 - 30 кПа

внутренний взрыв 20 - 25 кПа

Бейкер У., Кокс П., Уэстайн П., Кулеш Дж., Стрелоу Р. Взрывные явления. Оценка и последствия. Кн.1. Пер. с англ. – М., Мир, – 1986, – 319 с.

Page 3: физика горения16

t= 00.00 c

Рассеяние облака пропана

Концентрация пропана в разрезе облака Вид сверху

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

Page 4: физика горения16

t= 00.00 c

Рассеяние облака пропана

Концентрация пропана в разрезе облака Вид сверху

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 01.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 02.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 03.00 ct= 04.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 05.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 06.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 07.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 08.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 09.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 10.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 11.00 c

0 10 20 30 40 500.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 12.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 13.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 14.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 15.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 16.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 17.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 18.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 19.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t= 20.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

Page 5: физика горения16

t=0.00 c

Горение облака пропана

Концентрация пропана в разрезе облака Вид сверху

Температура в разрезе облака

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

Page 6: физика горения16

t=0.00 c

Горение облака пропана

Концентрация пропана в разрезе облака Вид сверху

Температура в разрезе облака

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t=0.10 ct=0.20 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t=0.30 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t=0.40 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t=0.50 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t=0.60 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t=0.70 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t=0.80 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t=0.90 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t=1.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t=1.50 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t=2.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t=2.50 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

t=3.00 c

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

10.00

20.00

30.00

40.00

Page 7: физика горения16

Горение облака пропана.

Эксперимент

D. M. Johnson, M. J. Pritchard. Large-scale experimental study of boiling liquid expanding vapour explosions (BLEVEs). 14th Int. LNG/LPG Conference & Exhibition, Gastech, 1990, pp. 1–30.

Page 8: физика горения16

Выводы

1. Численное моделирование позволяет изучать динамику процесса взрыва, которую невозможно изучить в эксперименте.2. Численное моделирование позволяет рассчитать зону разрушений и зону температурного воздействия взрыва. 3. Численное моделирование позволяет предсказывать возможные чрезвычайные ситуации и их последствия.