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防爆柴油机排气系统主要由排气歧管、排气波纹管、废气处理装置、阻火器和排气管组成。其中,排气阻火器是保证防爆柴油机隔爆性能的必备装置,能防止排气系统回火、窜火,但同时会使排气背压上升,严重影响防爆柴油机的排气性能;因此,研究阻火器的流场与结构形式,对提高防爆柴油机的综合性能具有实际工程意义。本文针对6100防爆柴油机排气阻火器进行研究,在保证隔爆能力的基础上,从降低排气阻力的角度出发,设计了一款结构新型的阻火器,主要研究内容和成果如下:(1)对近十年来国内外的阻火器专利信息进行了分析,了解当前国内外阻火器的先进技术、理论,并由此对阻火器未来的发展方向做出预测。(2)对平板阻火器隔爆实验做数值仿真,验证了本文所用的计算方法的可行性。通过对实验装置的几何模型做适当简化,采用GAMBIT建立其二维模型;通过FLUENT对网格做独立性分析,结合实际情况确定了定解条件,对封闭系统内甲烷/空气预混气体的点燃及爆炸过程进行模拟,将模拟结果与实验计算进行对比,结果发现,二者大致相符,说明本文所采用的数值计算方法是可行的。(3)对平板阻火器及波纹阻火器内部流场进行模拟,比较不同结构形式阻火器的隔爆性能与流通能力,获得结构形式对阻火器性能的影响规律:阻火器狭缝尺寸越大、自由面积率越高,隔爆性能便越差;火焰的淬熄距离与阻火器的自由面积率不成线性关系;阻火器流通能力的优劣正好跟它的隔爆性能相反,二者此消彼长,相互矛盾。(4)参考SCR催化器载体的结构提出方格孔阻火器,并对其做流场分析;为方格孔阻火层确定相关尺寸,利用流固耦合方法,算出气流经过阻火器时栅栏片的变形量,并根据煤炭行业的相关规定:栅栏片的平面度不能大于0.15mm,确定栅栏片的厚度为0.4mm;对方格孔做流场分析,要求方格孔须满足隔爆性能,并尽量降低排气阻力,按这两个要求确定方格孔的尺寸为1.2mm×1.2mm,阻火器在气流方向上的厚度为65mm。(5)对最终设计好的方格孔阻火器做三维流场分析,并与平板式、波纹式阻火器的性能进行比较,最终发现,方格孔阻火器阻火性能与波纹阻火器的相差无几,且流通性能要优于波纹阻火器的流通性能。本文设计的方格孔阻火器,参考了SCR催化器载体的结构,这也意味着,催化器载体经过适当的调整后也可具备隔爆能力。因此,本文的研究,使催化器与阻火器实现一体化成为可能,从而可精简防爆柴油机排气系统组成,降低排气阻力,达到提高防爆柴油机性能的目的,这对防爆柴油机的防爆技术及尾气的净化均有理论与工程意义。