球形罐中丙烷—空气混合气火焰传播特性分析

为了研究不同当量比时丙烷—空气混合气火焰的微观结构、加速传播过程,利用高速纹影等技术对火焰传播过程进行了拍摄,对不同当量比条件下的火焰传播规律进行分析及对比,特别地分析了预混火焰中形成的特殊火焰结构——Tulip的形成过程。研究结果表明,在富燃情况下,火焰传播特性明显受点火能量的影响,浮力也会改变火焰传播过程。当浮力降低且火焰半径增长速率急速下降时,Tulip火焰结构开始形成。     

N2 O-C2 H4预混气体火焰的传播特性

运用标准k-ε模型,对N₂O-C₂H₄预混气体在水平半封闭管道内火焰传播过程进行了数值模拟,得到了火焰锋面结构、传播速度、出口压力和燃烧区的气流速度随时间的变化规律。研究结果表明,管道内预混火焰传播过程分为3个阶段:点火初期的平面火焰传播阶段、Tulip火焰传播阶段和指形火焰传播阶段;火焰传播速度呈指数增长,管道出口处压力和气流速度均呈现出先增大后减小的趋势。同时,采用高速摄影系统、压力传感器、有机玻璃管等装置对预混气体的火焰加速进程和压力演变过程进行了验证,实验结果与数值模拟结果一致。     

瓦斯爆炸火焰厚度的实验研究

本文对水平管道中瓦爆炸传播火焰的厚度进行了实验研究,对不同浓度的瓦斯／空气爆炸火焰的厚度及传播速度进行了实际的测量,得到了火焰厚度变化的基本规律。在本实验条件下所测得的实际火焰厚度较厚, 而且变化范围较大,其厚度比按传统的静态火焰模型计算出的结果大得多。该实验结果为泊瓦斯爆炸机理的研究、瓦斯爆炸模型的建立以及数值模拟提供了可靠的实验数据。     

某火焰雷管传爆序列的失效机制及优化改进

研究了某传爆序列中火焰雷管燃烧转爆轰（DDT）过程失效的问题。通过分析高能烟火药剂点火器的输出特征,获得了冲击波、燃烧波与传播距离的关系,发现点火器和火焰雷管距离越近,冲击波越先于火焰燃烧波到达火焰雷管端面,继而对火焰雷管结构强度产生影响。增大引爆距离和缩小传爆通道孔径,均能有效地衰减冲击波对火焰雷管结构强度的影响,从而保证传爆序列在火焰作用后形成正常的DDT过程。     

瓦斯爆炸过程中电导性与火焰之间关系的实验研究

文章利用电极探针和高速摄影对水平管道内瓦斯爆炸过程中的电导性与火焰之间的关系进行了实验研究,结果表明,瓦斯爆炸火焰是沿管道的底部向前传播的,在管道的同一横断面内,爆炸中间产物的成分在上下不同部位的分布是不均匀的,其电导性的大小也是不一样的。最佳当量比爆炸气体中,管道中,上部的电导性是基本相同的,并高于底部的电导性,贫燃料与富燃料爆炸气体中,由管道底部向上,其电导性是逐渐增大的。     

褐煤煤尘爆炸火焰传播特性及燃烧热分解机理研究

煤尘爆炸是矿井安全开采的主要危险源之一。以褐煤煤尘为研究对象,探究煤尘粒径对煤尘火焰传播过程的影响。用高速摄影装置记录火焰的传播过程,进而分析不同粒径下煤尘爆炸火焰传播的高度和速度。为进一步分析煤尘燃烧过程中的化学反应机理,借助反应分子动力学方法对煤分子燃烧中的初始热分解过程进行了模拟。研究结果表明:爆炸火焰传播高度呈先增加、后稳定的趋势,传播速度呈先增大、后减小的趋势;随着煤尘粒径的减小,火焰传播高度和传播速度均呈增大的趋势;当煤尘粒径为10.5 μm时,火焰传播高度和传播速度的峰值分别为623 mm和4.3 m/s;煤尘热分解主要产物为H₂、H₂O、CO₂和CH₂O,这些产物进一步与氧气的结合会促进煤尘燃烧和火焰传播过程,使得整个体系燃速加快。为煤尘热分解和燃烧提供了较为充分的数据基础。     

预混层流燃烧中离子电流与火焰传播速度的相关性研究

在当量空燃比φa=1、初始压力P0=0.1MPa、初始温度T0=300K、离子电流装置偏置电压U=400V的条件下,对压缩天然气掺氢(CNG+H2)、液化石油气(LPG)、二甲醚(DME)在定容燃烧弹中的球形火焰燃烧过程进行了分析,分别测量了三种燃料的层流火焰传播速度、离子电流以及燃烧压力,利用相关性原理探讨了预混层流火焰传播速度与离子电流之间的关系,研究结果表明:正常燃烧的离子电流通常由点火、火焰前锋以及焰后区三部分组成,而火焰传播速度与焰后区离子电流峰值的样本相关系数在0.51～0.95之间.因此,三种燃料焰后区的离子电流峰值与层流火焰传播速度之间均存在一定的相关性.     

石松子粉爆炸过程中火焰传播特性研究

为了研究石松子粉火焰传播特征,采用哈特曼管装置对石松子粉在燃烧管中进行试验,利用高速摄影和红外热成像技术记录石松子粉火焰传播过程,并对石松子粉火焰传播速度和火焰温度变化情况进行了分析。结果表明:点火能量为200mJ,粉尘浓度在125~500g/m~3范围内,火焰在燃烧管中向上传播所达到的最大速度随着粉尘浓度的增加先增大后减小;在石松子粉浓度为250g/m~3时达到最大速度11.08m/s;火球的面积随着时间变化呈现先增大后减小的趋势,在60ms时达到最大,同时达到最高温度1100℃;随着火焰的向上传播,火焰的最高温度区域也随之向上移动。     

初始湍流对粉尘爆炸影响的实验研究

采用大型实验装置对管道相连的粉尘操作设备中粉尘爆炸的火焰和压力传播过程及其影响因素进行实验研究。实验装置由两个通过管道连接的不同体积容器构成,爆炸从一个容器中通过管道传播到另一个容器中。在不同的初始湍流度条件下进行粉尘爆炸实验,测试不同位置的火焰和压力信号。结果表明:随着初始湍流度的增大,爆炸的猛烈程度增强,火焰和冲击波的传播速度加快,初始湍流作为影响粉尘爆炸发展过程的重要因素之一,在进行粉尘爆炸的安全防护和设计时必须考虑其作用。     

石松子粉爆炸过程中火焰传播特性研究

为了研究石松子粉火焰传播特征,采用哈特曼管装置对石松子粉在燃烧管中进行试验,利用高速摄影和红外热成像技术记录石松子粉火焰传播过程,并对石松子粉火焰传播速度和火焰温度变化情况进行了分析。结果表明:点火能量为200mJ,粉尘浓度在125⁵00g/m500g/m³范围内,火焰在燃烧管中向上传播所达到的最大速度随着粉尘浓度的增加先增大后减小;在石松子粉浓度为250g/m3范围内,火焰在燃烧管中向上传播所达到的最大速度随着粉尘浓度的增加先增大后减小;在石松子粉浓度为250g/m³时达到最大速度11.08m/s;火球的面积随着时间变化呈现先增大后减小的趋势,在60ms时达到最大,同时达到最高温度1100℃;随着火焰的向上传播,火焰的最高温度区域也随之向上移动。     

硬脂酸粉尘爆炸过程中火焰传播试验及数值模拟

采用试验和数值模拟相结合的方法研究了硬脂酸粉尘火焰在上端开口的圆柱形垂直燃烧管道的传播过程。试验利用高速摄影系统和红外热成像仪记录了火焰的传播过程和温度分布情况,结果表明:火焰传播速度和火焰温度均呈现先增大后减小的趋势。采用Fluent软件计算得到的模拟结果与试验值吻合较好,模拟结果揭示了硬脂酸粉尘爆炸过程中气流速度的变化情况,分析结果表明:在同一时刻,气流速度高于粉尘火焰传播速度,是造成粉尘二次扬尘,进而产生持续爆炸的重要因素之一。     

自升式钻井平台桩腿齿条火焰切割工艺

介绍了桩腿齿条材料性能及结构形式,着重阐述了影响火焰切割齿条的几个关键要素,包括合金的流动性、钢的碳当量、板厚及切割速度等,分析了常见切割缺陷的原因,提出了相应的解决工艺,为实现大批量火焰切割齿条提供可靠工艺。     

基于高速摄像的半开口管道内瓦斯预混火焰传播特征的分析

采用高速摄像研究了长1．5m、截面0．1m ×0．1m半开口有机玻璃方管内3种典型浓度下瓦斯预混火焰传播特征。结果表明：典型的瓦斯火焰运动过程分为火焰成长期、火焰加速期和火焰消失期3个阶段;甲烷体积分数略高于最佳值时,管内瓦斯火焰传播速度较大;3种典型浓度下光滑管道内瓦斯火焰传播阵面-点火时间满足GaussAmp曲线,其拟合度较高、相关性好;由火焰阵面-时间拟合曲线微分得出的火焰传播速度-时间曲线,更能反映实际瞬时火焰传播速度情况。火焰运动图像分析及瞬时火焰传播速度计算方法,对管内气体火焰或矿井瓦斯火焰特征研究具有一定的借鉴作用。     

隧道火灾中正庚烷池火的火焰振荡特性研究EI北大核心CSCD

在小尺寸隧道实验台开展一系列实验,对正庚烷池火火焰振荡特性进行研究。通过Matlab图像处理工具箱提取火焰振荡频率,分析不同隧道宽度下无量纲火焰振荡频率St和弗劳德数Fr之间的关系。结果表明在隧道火灾中,正庚烷池火的燃烧过程可以分为初始燃烧阶段、过渡阶段和稳定燃烧阶段。在初始阶段和稳定阶段中火焰振荡频率不变,过渡阶段可进一步分为间歇性顶棚射流火焰和连续性顶棚射流火焰阶段,其无量纲火焰振荡频率St均和Fr^(-0.5)成正比。隧道宽度对正庚烷池火振荡特性也有影响,在间歇性顶棚射流火焰阶段,隧道宽度减小能够增大质量燃烧速率,从而增大比例系数;在连续性顶棚射流火焰阶段,由于反浮力壁面射流的卷吸作用,隧道宽度减小反而导致比例系数减小。     

隧道火灾中正庚烷池火的火焰振荡特性研究

在小尺寸隧道实验台开展一系列实验,对正庚烷池火火焰振荡特性进行研究。通过Matlab图像处理工具箱提取火焰振荡频率,分析不同隧道宽度下无量纲火焰振荡频率St和弗劳德数Fr之间的关系。结果表明在隧道火灾中,正庚烷池火的燃烧过程可以分为初始燃烧阶段、过渡阶段和稳定燃烧阶段。在初始阶段和稳定阶段中火焰振荡频率不变,过渡阶段可进一步分为间歇性顶棚射流火焰和连续性顶棚射流火焰阶段,其无量纲火焰振荡频率St均和Fr-0.5成正比。隧道宽度对正庚烷池火振荡特性也有影响,在间歇性顶棚射流火焰阶段,隧道宽度减小能够增大质量燃烧速率,从而增大比例系数;在连续性顶棚射流火焰阶段,由于反浮力壁面射流的卷吸作用,隧道宽度减小反而导致比例系数减小。     

燃烧管长度对煤粉火焰传播规律的影响

为评价煤粉爆炸的危险性,掌握煤粉爆炸过程中火焰传播的规律,实验采用垂直的哈特曼管,选择褐煤为研究对象,研究燃烧管长度对煤粉火焰传播的影响,并使用高速摄影机记录火焰的传播过程.结果表明:随着燃烧管长度的增加,煤粉火焰在传播过程中逐渐变细,同时煤粉火焰前锋阵面的最大高度、火焰传播的最大速度不断增加.火焰传播速度整体呈现先增大后减小的趋势.当燃烧管的长度分别为300 mm、 600 mm、 750 mm和900 mm时,煤粉云的火焰前锋阵面的最大高度分别达到649 mm、 808 mm、 1 003 mm和1 010 mm,煤粉云的火焰传播的最大速度分别为5.4 m/s、 12.09 m/s、 15.0 m/s和18.61 m/s.研究结果可以为保证煤炭的安全开采提供理论支撑.     

超燃冲压发动机凹腔内补氧的强化点火试验

在超燃冲压发动机扩张型燃烧室中,对凹腔内局部补氧的点火强化方法进行了试验研究。采用高速摄影手段研究了不同的补氧方式对凹腔内火焰分布特征和燃烧强度的影响,并针对并联双凹腔燃烧室构型,研究了在单侧凹腔补氧条件下向异侧凹腔的火焰传播过程。试验结果表明,采用凹腔内补氧的方式能调节凹腔内的燃料浓度分布、改善凹腔内的燃烧过程,控制燃烧放热强度;稳态燃烧情况下,观察到凹腔驻留火焰的两种存在特征,分别表现为:由回流区热量反馈机制作用下的凹腔局部驻留火焰和燃烧室全局压力反馈影响下的凹腔剪切层火焰。只有在单侧凹腔燃烧建立了全局压力反馈的条件下才能实现凹腔火焰的异侧传播。      

磁场对瓦斯爆炸过程中火焰传播影响的实验研究

在实验研究的基础上,分析了磁场对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律的重要影响.研究结果表明,磁场对瓦斯爆炸过程的影响很大,相比光滑管道,加磁场后火焰传播速度大幅度提高,而且随磁场强度的增加影响加剧;对于管道终端开口和闭口系统的瓦斯爆炸过程,磁场对两种系统的影响规律是一致的,影响程度比较接近,基于磁场强度对瓦斯爆炸影响的实验理论,从理论上分析了磁场强度对瓦斯爆炸传播速度的影响,并对实验现象作出了合理的解释.     

火焰燃烧区域空气声速与温度关系的实验研究

为使声学方法能对火焰温度进行精确测量,实验研究了火焰燃烧区域中空气声速与温度的关系。首先对非火焰气体环境中的声速与温度进行测量,然后在此基础上对不同燃料燃烧的火焰区域进行声速测量实验,并结合热电偶测得火焰温度,进而得到火焰中空气声速与温度的关系。结果表明:在固定距离下,与室温空气环境相比,高温烟气环境会使声波的传播时间减小,火焰环境会使声波的传播时间变长;在非火焰区域,空气声速与温度的关系符合理想气体中声速与温度的关系;在火焰燃烧区域,空气声速与温度关系偏离理想气体的声速与温度方程,与按照理想气体计算的声速结果相比,实际声速测量值偏小;对于同种燃料的火焰,随着火焰温度升高会出现空气中的声速减小的现象。     

变截面管道结构对H2/Air预混气体燃爆特性的影响研究

实际工业中,管道截面突变可改变预混燃气火焰的燃烧模式和燃爆特性,影响燃气输送的安全性。为此,利用Fluent软件,数值模拟研究了4种变截面管道结构(突变扩张型管道、突变收缩型管道、渐变扩张型管道和连续突变扩张型管道)对H_2/Air预混气体燃爆过程火焰动态变化的影响,并分析了管内温度场、压力场的分布情况、气体流速和涡量等燃爆特征参数以及焓、熵值等热力学参数的变化规律。研究结果表明:扩张型管截面的突扩诱导作用和收缩型管截面的收缩阻挡作用改变了管内预混气体燃烧火焰传播的动态结构以及火焰前锋的稀松波和预混气流方向,使火焰出现了"杯口"型和"长颈花瓶"型前锋面;突变收缩型管截面的阻挡、反射和抑制作用加强了湍流强度和涡流运动强度,管内最高温度、峰值压力和平均流速等燃爆特征参数也相对较高,而涡团向上、下管壁的运动抑制了火焰尖端的反应强度和传播速度;渐变扩张型管道能降低突扩诱导作用的影响;而连续突变扩张型管内发生在层流向湍流火焰转变阶段的首次截面突扩产生的诱导作用对其燃爆特性的影响更为显著。