HMX粉尘云火焰传播规律研究

采用改进的可视化Hartmann装置,研究HMX粉尘云爆炸火焰传播规律,观察不同HMX粉尘云质量浓度及粒度对其粉尘云爆炸火焰传播速度及火焰传播高度的影响。结果表明：HMX粉尘质量浓度从74.1 g/m³变化为185.1 g/m³,火焰传播最大高度从29.97 cm增加为60.81 cm,最大速度从58.91 m/s增加为175 m/s;火焰波动幅度随质量浓度的增加而增大,同时,火焰波动出现的时间明显提前。HMX粉尘粒径从19.02 μm增大为53.56 μm时,火焰传播最大高度由55.45 cm降低为40.02 cm,最大火焰传播速度由181.93 m/s降低为121.28 m/s,火焰波动幅度显著降低,火焰波动出现的时间推迟。     

密闭管道内爆炸下限甲烷-空气混合及爆炸规律

探索爆炸下限的甲烷浓度分布对密闭管道内混合气体爆炸传播规律的影响。采用实验研究和数值模拟,分析管道内爆炸下限的甲烷-空气不均匀分布对混合气体爆炸超压、火焰传播距离、火焰传播速度的影响,并分析点火位置对混合气体可燃性的影响、管道长度对火焰传播的影响。相比于均匀混合气体,非均匀混合气体爆炸超压峰值更大,火焰传播速度更快。小尺度管道的长度增大,非均匀混合气体最大瞬态火焰传播速度随之增大。     

粒径对中密度纤维板粉尘爆炸特性影响实验研究

为探究粒径对中密度纤维板粉尘爆炸及相关特性的影响,采用20 L爆炸球、粉尘云最低着火温度装置、锥形量热仪和哈特曼管装置,对不同粒径粉尘的爆炸下限、最大爆炸压力、最低着火温度、热释放速率和火焰传播规律进行研究。结果表明,随着粉尘粒径减小,爆炸下限和粉尘云最低着火温度降低,最大爆炸压力逐渐增大;粉尘燃烧过程分为升温、着火、过渡、加剧和熄灭5个阶段,并出现2个峰值,热释放速率变化时间和吸热时间随着粒径减小而增加,热释放速率峰值增大;火焰在管道内的传播随着粒径减小先增强后减弱,管道外“火球”形状更大,火焰消散后火星数量变少,火焰尾端更加细长。     

超细水雾抑制甲烷-煤尘复合爆炸的实验研究

为掌握瓦斯-煤尘复合爆炸机理,通过可视化爆炸装置进行了密闭空间的超细水雾抑制甲烷-煤尘复合爆炸实验,探究了不同浓度的超细水雾对爆炸超压、压力上升速率、火焰传播速度的影响;研究了超细水雾作用下的火焰传播特征和爆炸不同阶段的抑爆机理。测定了不同煤尘粒径、浓度下的临界抑爆浓度。结果表明：超细水雾使爆炸超压延迟上升;爆炸火焰经历了点火焰、局部强发展火焰、连续不光滑火焰以及稳定分层火焰4 个发展阶段,抑制局部强发展火焰的出现是抑制爆炸的关键;随着超细水雾浓度的增加,压力的二次加速上升现象逐渐消失,放热速率与火焰锋面的燃烧速率的相关性增强;水雾的临界抑爆浓度随煤尘浓度的增加先增后降,随煤尘粒径的增加而降低。     

地下综合管廊燃气泄漏爆炸后温度场及压力场影响研究

利用ANSYS Fluent软件建立内置障碍物综合管廊燃气仓模型,并使用均相湍流燃烧时均方程组、k-ε湍流模型和EBU-Arrhenius燃烧模型对管廊内甲烷空气预混气体爆炸过程进行模拟,探讨管廊内不同火源位置对内置障碍物综合管廊燃气仓内爆燃过程的影响。结果表明,在管廊竖向方向,当点火源高度相对于障碍物高度越高,受障碍物扰动越小,火焰传播进程越快。在水平方向,点火源与障碍物间距越小,管廊内压力上升越缓慢,管廊内火焰传播速度越慢。     

浓度对垂直独头管道玉米淀粉火焰传播的影响

选择真空干燥后的食品级玉米淀粉，利用激光粒度分析仪和扫描电镜分析颗粒的形状和几何尺寸。利用高速摄像机技术，在1.2 m长的垂直独头管道内对玉米淀粉粉尘云的爆炸火焰传播行为进行实验研究，考察有、无障碍物的条件下粉尘云浓度对火焰传播的影响。结果表明：火焰整体上呈先增加再降低的发展趋势。粉尘云浓度和障碍物均对玉米淀粉粉尘云火焰传播形态及火焰速度具有显著影响。随粉尘云浓度增加，粉尘燃烧不充分，导致出现最大火焰速度和火焰亮度均逐渐降低，火焰轮廓不清晰,火焰分段等现象。障碍物的湍流效应会加速粉尘燃烧，增加粉尘火焰传播速度，提高火焰亮度和轮廓清晰度，但粉尘云浓度增加会降低障碍物对火焰传播的加速效应，促使最大火焰速度呈先增加再降低的趋势。     

方形管道内氩气对丙烷爆炸特性的影响

利用自行搭建的用于研究可燃气体爆炸特性试验平台,研究不同氩气添加量对4.5%丙烷-空气预混气爆炸压力、火焰传播速度及火焰前锋阵面结构的影响。结果表明:当预混气中氩气体积分数升高时,最大爆炸压力及火焰传播速度逐渐减小。当氩气体积分数达到37%时,预混气体不再发生爆炸,氩气起到完全抑爆的作用。当氩气体积分数24%时,火焰在传播过程中形成"郁金香"形火焰结构,并且此结构出现时间随氩气体积分数增大而滞后;当氩气体积分数≥24%时,在火焰传播过程中未形成"郁金香"形火焰。     

细长管道内可燃气体爆燃衰减特征研究

运用AutoReaGas软件研究了可燃气体在长为100m、断面为0.08m×0.08m的细长管道内发生爆炸后的衰减特征。结果表明:在距离点火源20m之前,冲击波强度随着传播距离增加逐渐增强,随后发生衰减,到距离点火源44m时衰减为声波。密度峰值和气流速度峰值随着距离的增加均先增大后减小,温度峰值随之逐渐减小。在距离点火源16m之前,爆炸化学反应随着距离增加逐渐加剧,随后开始减弱,到距离点火源21m处停止,火焰传播速度也在该处减小为零。     

基于图像处理的阻火器失效时火焰传播特性研究

为了研究阻火器阻火失效时未保护侧管道的火焰传播特性规律,在安装有透明石英管道以及阻火器的管道内,用IIB3（爆炸组别）类乙烯（C2H4）和空气混合物进行了多次爆燃性能研究。将高速相机拍摄的图像利用二值化、降噪滤波及边缘检测等方法处理,得到了准确的火焰锋面轮廓,进而根据最大相似系数法求解得到火焰传播速度与在管道中位置的关系。研究表明：第一段火焰传播过程中,火焰呈“指尖状”传播,火焰速度呈线性增长,压力曲线存在双波峰;第二段火焰逆向传播时,火焰锋面不规则,火焰速度与压力总体上均呈现下降趋势;第三段火焰传播过程中,火焰呈“拖尾”状传播,火焰速度振荡变化,幅度较大,压力稳定上升,升幅较小。     

不同尺度管道内煤尘爆炸火焰传播数值模拟

为研究不同尺度管道空间煤尘爆炸火焰传播特性,构建煤尘爆炸火焰传播特性数学模型,在小尺度管道系统测试结果的基础上,采用数值模拟对爆炸火焰传播特性展开研究。结果表明:在小尺度管道内,不同点火温度下火焰传播距离模拟最大误差0.12 m,最小误差为0.06 m,验证了小尺度管道内煤尘爆炸火焰传播模拟的可行性。在大尺度并联管道内模拟分析不同时刻z=1.5截面上火焰传播特性,发现0.3～1.3 s内,爆炸由相对温和的爆燃转变为相对猛烈的爆轰,同时流场最大温度不断递增。     

氢气系统中阻火器应用存在的几个问题

氢气在工业中应用较广。氢气是一种极易燃烧和爆炸的气体。为防止外界火源窜入氢气管网和设备之内 ,防止氢气管道因回火而引起爆炸 ,应采用氢气阻火器 ,因为氢气有其特殊性。一、氢气火焰传播的速度高管道内氢气火焰传播速度与点火距离 ,管道直径有直接关系。由表 1可以看出在开口端点火时 ,氢气与其它种气体火焰速度的比较。表 1　氢气与其它种气体火焰速度的比较点火距离(m)丙烷·空气(m/s)乙烯·空气(m/s)氢气·空气(m/s)1.5 70 70 D3 10 0 15 2 D10 10 0 D D　　注 :D表示爆轰火焰传播速度 ,可达 2 133m/s。由表 1试验结果表明 ,氢气…     

激波卷扬三通管内铝粉致二次爆炸及抑爆研究

设计粉尘爆炸综合测试平台,研究激波卷扬铝粉致二次爆炸的现象及其抑爆规律。结果显示,中位粒径为35μm的铝粉在质量浓度为500 g/m3时的最大爆炸压力等爆炸特性参数值高于其他浓度。基于工业管道集尘系统特点设计实验室水平三通管抑爆系统进行试验,结果表明:封闭三通管的分岔结构增强了主管道分岔口的爆炸压力和火焰传播速度,同时削弱了垂直分管道的爆炸压力和火焰传播速度;铝粉最大爆炸压力和火焰传播速度随加入抑爆剂浓度的增加而减小,磷酸二氢铵抑爆剂质量分数为10%时可以完全抑制铝粉爆炸。     

妙峰山林场针阔枯叶可燃物地表火行为影响因素研究

为了解火行为指标影响因素,采用点烧试验方法,对妙峰山林场可燃物油松和栓皮栎枯叶地表火行为进行了研究。结果显示：火焰蔓延速率、火焰长度和火线强度的显著影响因素均为风速和坡度（P<0.05）;而可燃物厚度和针阔叶比例对火焰蔓延速率、火焰长度和火线强度影响较小,未达到显著性水平（P>0.05）,且在风速、坡度、可燃物厚度和针阔叶混合比例4 个因素中,风速是最主要影响因素。在以风速4 m/s 进行试验时,最大蔓延速率、火焰长度和火线强度分别可以达到：2.357 m/min、67.329 cm和119.622 kW/m。     

多孔结构对地下综合管廊燃气爆炸的抑制效应

地下综合管廊应用广泛,燃气泄漏致爆的冲击荷载会对管廊结构内外造成严重破坏。为降低地下综合管廊燃气舱内的爆炸危害,利用Fluent软件对内置多孔结构燃气舱内甲烷/空气预混气体的爆炸过程进行模拟,从管廊内燃气舱结构抗爆角度研究孔隙率分别为40%、50%、60%时的爆炸传播规律、温度抑制效应及爆炸超压衰减效应。基于熄爆参数指标,从爆炸超压和火焰温度两方面综合评估多孔结构对爆炸的抑制效果。结果表明：当多孔结构的孔隙率大于58.4%时,其对爆炸传播的抑制机制占主导作用,能有效抑制爆炸的传播;抑制效果与孔隙率参数存在线性关系,内置孔隙率越大的多孔结构工况对爆炸扰动越显著,最大温度可抑制8%,最大超压可衰减38%,最大速度可降低33%。     

埋地油罐点火爆炸火焰发展研究

以计算流体力学软件FLACS模拟和全尺寸实体实验为基础,研究埋地油罐中汽油蒸汽被引燃时爆炸产生的火焰冲出油罐外的蔓延范围。模拟和实体实验证明,直径3m、容积为50m3的埋地油罐,以约89%的充装系数充装93号汽油,用电火花在罐内点燃,火焰的冲击高度约为10m,火焰广度约为1.5m。     

角联空间煤尘爆炸传播特性数值模拟

为研究角联管网内煤尘爆炸的传播特性,基于CFD理论模拟角联空间内煤尘火焰、冲击气流与压力传播特性。结果表明：煤尘入射后1 s 时爆炸反应趋于充分,该时刻角联分支与上行空间中高温火焰相遇,形成局部高度湍流,整个空间火焰最高温度升至3 100 K。爆炸反应充分时,角联管道上行空间火焰温度先减小后增大。爆炸反应充分时,呼吸带z=1.5 m 截面上冲击气流分别在管道起始端附近L 型拐弯处、上行管道与角联分支汇合处、管道末端T 型分岔口处出现三次加速,其中上行管道内L 型分岔口处冲击气流传播速度局部极大值高达77 m/s。爆炸反应充分时,沿爆炸传播方向压力总体减小,但上行管道与角联分支汇合处压力明显增大。角联分支与上行管道汇合处的压力值比下行管道汇合处压力值大0.034 MPa,证明压力波是由下行管道流经角联分支后传向上行管道的。     

倾斜状态汽油火焰传播特性的试验研究

借助高速摄像机,分析倾斜角度为0°、15°、30°及45°的狭长凹槽中汽油火焰传播影像,探讨主火焰区火焰形态、火焰结构、火焰传播速率随倾斜角度变化的规律。结果表明:在各倾斜角度下都可以观察到火焰前端的蓝色闪燃区及随后的橘红色主火焰区;随着倾斜角度增加,火焰结构的变化趋势为:在垂直汽油液面方向上火焰高度趋于稳定;在平行汽油液面方向上火焰传播平均速率V逐渐加快,且与倾斜角度θ之间呈指数关系:V=V0+A(1-e-θ/t)。     

浸煤油固体着火及燃烧特性实验研究

以棉布、纸板和碎纸屑为对象,考察了煤油添加量对3种材料的点燃时间、火焰传播速率及烧损速率的影响,分析了固体材料性质对浸油固体着火及燃烧特性的影响机理。结果表明:随煤油含量增加,棉布和纸板的引燃时间缩短,表面火焰传播速率加快,并在特定比例出现闪火燃烧现象;而碎纸屑的火焰传播速率则随煤油含量的增加呈先增大后减小的趋势。横向比较时,火焰传播速率为:浸煤油的碎纸屑>纸板>棉布。值得注意的是,浸煤油棉布和纸板燃烧时能够观察到样品表面火焰传播速率(煤油燃烧速率)和样品本身炭化速率。     

转弯对管道内甲烷爆炸传播特性的影响研究

设计实验方案,测试不同转弯角度对管道内甲烷爆炸传播特性的影响。转弯角度分别为52°、90°和145°,测试不同转弯角度下管道内甲烷爆炸超压峰值及火焰传播速度的变化规律。结果表明,转弯之前,转弯管道内超压峰值的变化趋势及火焰传播速度与长直管道中基本一致;转弯处,超压峰值迅速增大,而火焰传播速度却大幅度降低;转弯后,转弯角度越小,超压峰值增幅越大,火焰传播速度加速度越大。     

甲烷浓度和点火能量对瓦斯爆炸火焰长度影响的实验研究

建立了小尺寸瓦斯爆炸模拟实验台,通过高速摄影仪记录瓦斯爆炸的火焰特征,并利用基于MATLAB的图像处理技术,分析火焰的传播速度和长度,探讨了甲烷浓度和点火能对瓦斯爆炸火焰长度的影响。