多层介质阻抗匹配对隔爆效果的影响

为了有效提升隔爆结构衰减爆炸冲击波的性能,将45#钢、铝和有机玻璃进行不同组合,设计了顺序波阻抗梯度、逆序波阻抗梯度以及硬软硬三种多层隔爆结构。利用锰铜压阻传感器测压实验和数值计算对多层介质阻抗匹配特性对隔爆效果的影响进行了研究,获得了多层介质的不同组合引起的冲击波在传播过程中各层介质压力,理论分析、数值计算与实验结果吻合较好,并分析了第三层介质能量与冲量的变化规律。从不同方面得到的结果表明:逆序波阻抗梯度的输出冲击波压力最小,其第三层的能量与冲量最小,隔爆效果最佳。     

顶部点火下甲烷-空气预混泄爆特性研究

利用自主设计和搭建的1 m³矩形泄爆系统，开展了顶部点火条件下7%～13%浓度范围的甲烷-空气预混气体泄爆实验，研究甲烷浓度对泄爆过程中火焰演化和内部超压特性的影响规律，并结合压力时程曲线和火焰演化图像等进行机制分析，研究结果表明：浓度对甲烷-空气预混气体的泄爆特性有显著影响，在特定甲烷浓度下，容器内部超压出现双峰现象，在各浓度下均出现压力峰值P₁,而压力峰值P₂仅在浓度为9%出现。各浓度均出现的第一压力峰值P₁随着浓度的增加呈现先增大后减小的趋势，而该峰值出现时间的变化趋势却与之相反，两者均在甲烷浓度10%下取得极值。这一现象主要由初始火焰传播、外部爆炸、亥姆霍兹振荡和泰勒不稳定性等因素综合影响形成。仅在甲烷浓度9%出现由火焰与声波耦合作用诱发产生的声学峰值P₂,该峰值远大于压力峰值P₁;其主要由火焰和声压的相互促进与扰动触发热声耦合作用影响形成。火焰向下传播速度随浓度呈先增加后减小的趋势，在甲烷浓度10%时达到最大值，且稍富燃状态下燃烧速度总体较快。     

UHM WPE-PUF复合材料结构设计与隔爆实验

采用层状复合工艺,制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)-聚氨酯泡沫材料(PUF)复合材料;设计了复合材料隔爆实验,运用定制的聚偏氟乙烯(PVDF)压电传感器,直接测量了隔爆实验中材料内部冲击波压力,研究了UHMWPE-PUF复合材料对爆炸冲击波的衰减性能。研究表明,所制备的UHMWPE-PUF复合材料隔爆能力与同厚度的纯聚氨酯材料相比提高了近50%。将UHMWPE材料与PUF材料进行复合,可以充分发挥UHMWPE材料的高强、高模以及PUF材料较高的吸能特点,同时又弥补了PUF材料强度低的缺陷,且材料对爆炸冲击波的衰减性能得到极大提升,在爆炸防护领域有着很好的应用前景。     

植物秸秆隔爆性能研究

植物秸秆是农作物的副产物。由植物秸秆为原料的减振材料制造工艺简单，生产效率高，综合成本低，减振缓冲性能好。通过爆炸实验对爆炸冲击波在植物秸秆材料前后压力分布进行了测试，并采用数值方法计算了冲击波与植物秸秆相互作用的过程，实验和数值计算结果都证明植物秸秆是良好的隔爆缓冲材料。     

浅析井下隔爆水棚设置的安全措施

《煤矿安全规程》规定高瓦斯矿井、煤与突出矿井和有煤尘爆炸的矿井均要按规定安装使用隔爆设施。煤矿井下常用的隔爆设施有水棚和岩粉棚，由于井下岩粉的保存和运输不便，且水棚的隔爆效果好，因此铁厂沟矿井采用被动式隔爆水棚作为隔爆设施。     

外部空间与初始温度对氢气与空气混合气体爆炸过程的影响

为了研究容器形状和初始温度对氢气与空气预混气体爆炸过程的影响,分别采用20 L球形容器和20 L圆柱形容器对氢气与空气混合气体的爆炸过程进行了研究。首先,通过壁面压力传感器获取了两种容器内的最大爆炸压力,并采用高速摄影装置拍摄了球形容器内部爆炸火球的发展变化过程。其次,利用计算流体力学方法对氢气爆炸过程进行了数值模拟,获取了三维爆炸压力场、火焰温度场等爆炸参数,对比分析了容器内不同位置处的压力曲线,并探讨了初始温度对氢气爆炸压力的影响。实验结果表明:在常温下,最大爆炸压力出现在氢气体积分数为30.0%的条件下,略高于理论当量浓度。数值模拟结果表明:两种容器内,火焰传播初期均呈球面往外发展;容器内上壁面的压力均低于右壁面的压力;由于壁面不规则的反射作用,圆柱形容器第1个压力峰值后的压力振荡周期不同步;在体系初始压力不变的情况下,初始温度提高20%,容器内部总的物质的量减少,最大爆炸压力下降15%。     

圆柱形爆炸容器内爆炸载荷的分布规律

为了分析圆柱形爆炸容器内爆炸载荷的分布规律,利用LS-DYNA软件对爆炸容器的内爆轰场进行了数值模拟研究,并探讨了圆筒高径比(H/D)、端盖短轴与长轴比(a/b)以及端盖形式对端盖处爆炸载荷的影响。结果表明,冲击波会在端盖壁面上形成二次冲击波和二次马赫反射波,使得端盖中心点的压力远大于爆心环面上的压力。随着H/D的增加,端盖中心点的超压峰值和比冲量会越来越大,当H/D=1.5时达到最大;随着a/b的增加,端盖对冲击波的汇聚效应更加明显,导致端盖中心的超压峰值和比冲量显著增大;对于平板封头的圆柱形爆炸容器而言,高径比H/D的增加有利于减小端盖处的反射超压和比冲量,但是拐角点会成为新的危险点。     

不同气氛对TATB基含铝炸药爆热的影响

为了测定三氨基三硝基苯(TATB)基含铝炸药在不同气氛中的爆热,使用绝热式量热弹对其压装药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热进行了测量,研究了其能量释放规律,并使用X射线衍射(XRD)对固相产物成分进行了分析。结果表明:TATB基含铝炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热依次增加;环境中压力的增加会导致爆热值增大,在0.1MPa氮气中,TATB基含铝炸药的爆热值比真空中增加了15.7%。环境中氧气量的增加也使爆热值增大:0.1 MPa空气中的爆热值比0.1 MPa氮气中增加了7.8%,0.1 MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出49.7%,1.5MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出146.1%。在富氧气氛下测试TATB基含铝炸药的爆热时,所测爆热接近于炸药的燃烧热,且爆炸产物的XRD结果也表明Al粉已基本氧化完全。同时,在0.1 MPa氮气气氛下没有检测到氮化物Al N的存在。该方法可对不同气氛下含铝炸药的爆热进行测量,并对爆炸产物中Al的存在形式进行分析。     

地面弹药堆垛设置隔爆墙试验研究

为了验证便携式隔爆墙对野战弹药堆垛的防护能力,在不同规格便携式隔爆墙内填充不同的介质,并将其置于弹药堆垛的前方进行防护,距隔爆墙一段距离进行实弹静爆,通过观察实弹对隔爆墙的破坏程度,来判断隔爆墙对弹药堆垛的防护效果。结果表明,在试验条件下,1.0 m厚隔爆墙在距炸点2.0 m以外、0.6 m厚隔爆墙在距炸点3.0 m以外防护有效;填充砂泥土隔爆墙的防护能力最强。     

基于体积填充法的弹体侵爆一体毁伤效应研究

弹体侵爆一体试验很难区分侵彻和爆炸两种荷载的毁伤权重，目前亦未有较成熟的方法模拟弹体侵彻动爆一体的全过程。针对此问题提出一种基于体积填充法的弹体侵爆一体数值模拟方法，在背景网格中通过体积填充生成炸药材料，同时赋予其与弹壳相同的初始速度，设置流固耦合算法约束弹壳与炸药协同变形和运动，同步侵彻目标介质后静态或动态起爆炸药。利用经验公式对惰性弹侵彻过程进行了模型验证，完成了侵彻静爆一体和侵彻动爆一体全过程数值模拟，给出混凝土介质内部压力场、表面成坑和成坑深度的变化规律，量化分析了侵爆一体过程中侵彻和爆炸两种荷载的毁伤权重。结果表明：当侵彻静爆一体时，目标介质内未消散的侵彻波场会与爆炸冲击波场叠加，其压力峰值较侵彻后装药静爆的单一爆炸波场有所提高，但不明显；当侵彻动爆一体时，炸药的动爆效应使得介质内爆炸冲击波场呈现出不规则的球形分布，速度方向峰值压力提高20%以上，在固定着靶速度的情况下，起爆时间越晚，表面成坑越小，成坑深度越大；在固定起爆深度的情况下，着靶速度越大，表面成坑越小，成坑深度越大。     

初始温度对甲烷-空气爆炸压力影响的试验研究?

借助特殊环境20 L爆炸特性测试系统,研究了初始温度对甲烷-空气爆炸压力的影响,初始压力为0.1MPa,初始温度变化范围为298~473 K。结果表明,甲烷-空气爆炸的最大爆炸压力随初始温度的升高而降低,初始温度由298 K升高到473 K,最大爆炸压力由0.783 3 MPa下降到0.501 2 MPa,下降幅度为35.89%。初始温度的升高加快了反应速率,缩短了最大爆炸压力到达时间,由298 K时的127.1 ms缩短到473 K时的85.0 ms。初始温度升高,甲烷-空气最大爆炸压力的上升速率(dp/dt)max呈上升趋势。当初始温度由298 K上升至473 K时,(dp/dt)max升幅并不大,仅为9.16%;爆炸特征值KG不断增大,其爆炸危险性也随之增大。从反应开始到到达最大爆炸压力这段时间内,爆炸压力上升速率的变化在一定程度上可以反映甲烷-空气爆炸反应速率的变化情况。     

石松子粉粉尘爆炸试验研究

该论文采用20 L球形爆炸测试装置对粒径在75μm以下的石松子粉的粉尘爆炸下限浓度、爆炸压力和爆炸指数随粉尘浓度的变化规律等进行了研究。研究结果表明:石松子粉粉尘爆炸下限浓度在20～40 g/m3之间,在粉尘浓度相对较低的60～500 g/m3时,粉尘的爆炸压力和爆炸指数随着粉尘浓度的提高而急速上升,在浓度为500 g/m3时达到最大,此时最大爆炸压力为0.69 MPa,爆炸指数为17.20 MPa.m/s;继续增加粉尘浓度,爆炸压力和爆炸指数略有下降,但仍维持在较高值;并判定石松子粉粉尘爆炸危险性分级为Ⅰ级。     

梧桐树粉尘爆炸特性研究

以梧桐树粉尘为例,研究了可作为工业粉状炸药添加剂的木粉粉尘的爆炸特性。运用哈特曼管测试了粉尘云的最小点火能,得出样品1#、样品2#和样品3#的最小点火能分别为70、90 m J和150 m J。将响应面法中的Box-Behnken试验设计应用于粉尘爆炸压力的测试,用20 L爆炸球进行试验,并从试验结果中拟合回归方程,由此判断出粉尘浓度对爆炸压力的影响最大,其次是点火能量,再次是粉尘粒径。对爆炸压力的试验条件进行优化,试验测得压力值为0.795 9 MPa,试验值与预测值之间的误差仅为1.28%,证明了该模型非常有效。     

密闭空间煤粉爆炸特性的实验研究

为了探明煤粉在密闭空间中的爆炸特性参数,利用20 L球形爆炸装置进行实验测试,实验研究了不同点火能量对煤粉爆炸行为的影响,对比CaCO_3和Al(OH)_3两种惰性介质的抑爆效果及惰性介质的抑爆效力随点火能量的变化规律进行了重点探讨。结果表明:随着点火能量的增加,爆炸压力随着煤粉浓度的增加呈现先上升后下降的趋势,在同一浓度下,粉尘最大爆炸压力和最大升压速率呈线性上升,在高浓度下,粉尘爆炸压力受点火能量的影响更显著;添加CaCO_3和Al(OH)_3能够降低煤粉的爆炸压力,相对于CaCO_3的物理抑爆而言,Al(OH)_3的物理-化学抑爆效果更佳;惰性介质抑爆效力随点火能量增加而下降,建议采用5~10 k J点火能量考察惰性介质对煤粉爆炸的抑制效力。     

初始温度和压力对乙炔分解爆炸参数影响的实验研究

为研究乙炔气体的分解爆炸参数，以电石法制备的乙炔为对象，采用20 L圆柱形爆炸罐，以熔断丝（20 J）作为点火源，通过实验研究了初始温度、初始压力对乙炔分解爆炸相关参数的影响规律。结果表明:初始压力为0.095~0.200 MPa时，乙炔最大分解爆炸压力及最大分解爆炸压力上升速率随初始压力的增大而增大，且初始压力超过0.140 MPa后，增幅变大；初始温度在40~80 ℃范围内，乙炔临界分解爆炸压力、最大分解爆炸压力及最大分解爆炸压力上升速率随初始温度的升高而减小。     

玉米淀粉粉尘爆炸特性及火焰传播过程的试验研究?

为了全面地认识玉米淀粉粉尘爆炸的敏感性和爆炸破坏效应,分别采用粉尘云着火温度装置、20 L球粉尘爆炸装置和粉尘云火焰传播装置对玉米淀粉的粉尘云着火温度、爆炸下限质量浓度、爆炸压力、爆炸氧极限浓度以及粉尘云火焰传播过程进行了研究。结果表明:玉米淀粉粉尘云最低着火温度在380~390℃之间;粉尘云爆炸氧极限浓度(体积分数)在10%~11%之间;爆炸下限质量浓度和最大爆炸压力随着化学点火具质量的增加而呈现出不同的变化特征,随着化学点火具质量的增加,玉米淀粉的爆炸下限质量浓度逐渐降低,而玉米淀粉爆炸压力逐渐升高。在不同的粉尘质量浓度条件下,粉尘云火焰传播速度和火焰温度有一定的变化,在粉尘质量浓度为500 g/m3时,火焰传播速度和火焰温度均达到最大值,分别为13.81 m/s和1 107℃。     

密闭直管内瓦斯爆炸温度和压力的实验研究

瓦斯爆炸是一个瞬间过程。为了分析瓦斯爆炸过程中的爆炸压力以及温度的变化规律,利用封闭的直管瓦斯爆炸实验系统,分别进行了瓦斯体积分数为6.5%~10.0%时的爆炸实验。研究表明:瓦斯的体积分数为9.5%时,管内爆炸温度最高,达到了1 292.27 K;管内达到最高爆炸温度所需要的时间最短,为351 ms;管内爆炸压力最大,达到了0.766 MPa;管内达到最大爆炸压力所需时间最短,用时208 ms。点火源附近的温度都是最高的,管道尾端的温度是最低的。     

含铝温压炸药的爆炸能量结构研究

为了研究黑索今（RDX）基含铝温压炸药的爆炸能量释放规律及爆炸能量输出结构，对5种含铝温压炸药的爆热和爆速进行了测试，利用绝热式爆热量热计测量了铝粉质量分数为30%的RDX基含铝温压炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气和1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量，结合测试数据对试样的爆轰热、爆热和燃烧热进行理论计算。结果表明，RDX基含铝温压炸药的爆速随铝粉含量的增加而线性减小；爆热随铝粉含量的增加呈现先增大后减小的趋势，在铝粉质量分数为40%时，爆热达到最大值。试样在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量逐渐增加，环境压力的增大和气氛环境中氧含量的增加都会提高炸药的爆炸能量，富氧环境下的爆炸能量可以定量地表征炸药的燃烧热。样品的爆轰热占燃烧热的9.8%~26.4%，爆热占燃烧热的34.5%~50.0%，且这两个参数都随铝粉含量的增加而降低。     

Explosion risk evaluation during production of coating powder

Powder coating is widely used in industry to prevent equipment corrosion. More than 600 companies produce coating powder in China, but most do not understand the explosion hazard of such products. In the present investigation the explosibility parameters of a coating powder were determined. Results showed that the coating powder is explosible, though the ignition energy is higher than those of normal dusts such as coal powder and corn starch. Based on these experimental findings, a systematic explosion protection method is proposed, with explosion isolation and explosion venting being adopted as the main protective methods.