[发明专利]一维多孔介质抑制可燃气爆燃可视化装置及数值模拟方法

权利要求书

1.一维多孔介质抑制可燃气爆燃可视化装置，其特征在于，该装置包括爆燃管道，爆燃管道的一端设有进气口、点火源、第一压力传感器，在爆燃管道的外侧设置光电传感器；进气口连接第一质量流量控制器和第二质量流量控制器，第一质量流量控制器通过第一阀门连接在空气储气罐上，第二质量流量控制器通过第二阀门连接在甲烷储气罐上；靠近爆燃管道的另一端的爆燃管道的侧壁上设有排气阀，在爆燃管道上的排气阀一侧管壁上设置第二压力传感器，第一压力传感器、光电传感器、第二压力传感器分别连接数据采集卡，数据采集卡与计算机连接；距离爆燃管道的另一端50mm处放置一维多孔介质，爆燃管道的另一端加装PVC薄膜；在爆燃管道的外围、正对一维多孔介质设置高速摄像机，高速摄像机连接同步控制器，同步控制器与计算机连接。

2.根据权利要求1所述的一维多孔介质抑制可燃气爆燃可视化装置，其特征在于，所述光电传感器的感应端对准点火源。

3.根据权利要求1所述的一维多孔介质抑制可燃气爆燃可视化装置，其特征在于，所述点火源的点火方式采用电极放电方式引燃甲烷。

4.一维多孔介质抑制可燃气爆燃可视化实验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、 首先在爆燃管道上加装PVC薄膜，然后将所需预混气体由第一质量流量控制器、第二质量流量控制器提供，通入当量比为1的空气/甲烷混合气体，混合气体通过进气口充入爆燃管道，实验采用排空法，即通过向爆燃管道内充入4倍管道体积的预混气体以排出管道内残留空气；

步骤二、调节第一阀门和第二阀门的压力，打开质量流量控制器并设置各组分气体的流量，各组分气体混合后通过进气口进入爆燃管道，通气过程为10min；

步骤三、当充气完成后，立即关闭第一阀门、第二阀门和排气阀；

步骤四、点按点火器开关对混合气体进行点火，点火时，光电传感器触发压力数据采集和火焰图像记录；

步骤五、爆炸结束后，对火焰图片和压力数据进行保存，并且对图片以及压力数据进行分析。

5.一维多孔介质抑制可燃气爆燃数值模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、采用较能捕捉湍流特征的壁面自适应局部涡粘模型的大涡模拟对预混爆燃进行模拟，大涡模拟通过把小尺度脉动过滤并将其进行亚网格模型假设，并使用N-S方程对大尺度湍流脉动进行计算；

步骤二、预混火焰面模型预混燃烧过程中，定义反应进程变量C定量描述反应物向产物的转化程度，通过求解C方程确定火焰锋面位置，对平均火焰表面密度Σ进行建模；

步骤三、计算初始条件与边界条件；

步骤四、使用单精度求解器并使用有限体积法和二阶中心差分格式对模型空间进行离散，使用SIMPLE算法解耦速度和压力组合方程。