瓦斯爆炸火焰厚度及其持续时间的实验研究

通过对水平管道内瓦斯爆炸传播火焰的厚度及其持续时间进行了实验研究,在该实验条件下所测得的实际火焰厚度较厚,比按传统的静态火焰模型计算出的结果大得多。在火焰传播过程中,火焰厚度变化的基本规律是：靠近点火源的封闭端,火焰厚度较薄,火焰持续时间较短;距点火源较远处,火焰厚度较厚,持续时间较长。该实验结果为进一步的瓦斯爆炸机理研究及瓦斯爆炸阻隔爆装置的研制提供了可靠的实验数据。     

泡沫金属抑制瓦斯爆炸火焰的实验及机理研究

为探求新型有效阻隔瓦斯爆炸装置,研究适合煤矿使用的阻隔爆材料,利用自行设计制作的30 cm×30 cm方形实验管道进行瓦斯爆炸实验研究工作。文中测试放置0.3 g/cm3泡沫铁镍金属材料后的管道火焰温度数据,并结合火焰大小,共同作为判定该材料对爆炸波能量控制能力的指标。实验表明,0.3 g/cm3泡沫铁镍金属具有抑制瓦斯爆炸火焰波的作用和较强的阻火能力,对管道内瓦斯爆炸火焰温度最大衰减率在7.1%~70.7%之间。研究发现,厚度、孔径及基体材料成分对火焰波的抑制效果存在一定的影响,厚度大、孔径小、含镍成分高的多孔泡沫铁镍金属材料有利于火焰波的衰减。     

狭长通道中瓦斯爆炸传播特征及规律的实验研究

基于瓦斯爆炸在瓦斯防治中的重要性,通过实验对狭长通道中瓦斯爆炸波的传播特征及规律进行了研究。研究表明,瓦斯爆炸传播过程中,通道内的一定强度的湍流流场对燃烧反应速度有抑制作用;湍流流场、压力波和火焰波之间的相互影响使爆炸过程分为3个阶段:缓慢燃烧段、湍流发展段和激化振荡段,其中,激化振荡段的高频高压振荡波带来的破坏是最大的。     

矿井瓦斯煤尘爆炸传播实验研究

煤矿中瓦斯爆炸容易引起煤尘参与爆炸,且掘进工作面是瓦斯煤尘爆炸事故的多发区域。在与实际矿井环境、几何条件相似的大型地下试验巷道中,进行了独头巷道瓦斯煤尘爆炸火焰、冲击波传播试验。试验中,瓦斯煤尘爆炸火焰到达各测点的时间与测点距离呈对数函数关系;爆炸火焰的传播速度在铺有煤尘段迅速上升,过了煤尘段开始下降;火焰区长度约为煤尘区长度的2倍;爆炸冲击波压力在铺有煤尘段前端降到最低值,然后迅速上升到最大值后下降。实验结论为煤矿隔抑爆装置的研制和安装提供了理论基础。瓦斯煤尘爆炸与单纯瓦斯爆炸相比,最大爆炸压力峰值大,火焰传播速度快;瓦斯煤尘爆炸的威力和破坏程度,要远远大于单纯瓦斯爆炸。因此,在煤矿实施防尘降尘技术,具有十分重要的意义。     

瓦斯爆炸火焰波与冲击波伴生关系的实验研究

在煤矿瓦斯爆炸过程中,爆炸火焰和冲击波是决定事故危害程度的2个主要因素。作者设计了氢氧引爆甲烷-空气爆炸的实验方案,对高速瓦斯爆炸参数的变化特征进行了研究。通过实验测试瓦斯爆炸传播阶段的火焰和压力状态,研究瓦斯爆燃火焰波与冲击波的形成过程及其特性。研究表明,在瓦斯爆炸火焰传播过程中,湍流效应是加速火焰传播和伴生冲击波的重要因素;爆炸火焰的传播速度直接影响着爆炸冲击波的生成和加强程度。依据实验研究结果,提出了一些防治煤矿瓦斯爆炸的建议。     

煤矿瓦斯爆炸火焰波和冲击波传播规律的理论研究与实验分析

瓦斯爆炸传播规律是分析爆炸破坏效应继而研发抑爆减灾装置和措施的基础。在大量典型实验总结和理论分析的基础上,分析瓦斯爆炸火焰波和前驱冲击波的传播规律及其衰减规律的相似性,即先加速后再减速传播,最终火焰波以正常层流预混气体燃烧速度传播,前驱冲击波衰减为声波。另外,实际参与反应的瓦斯量是影响瓦斯爆炸火焰波传播规律认识的重要因素。     

瓦斯爆炸火焰温度与传播速度关系的实验研究

在实验的基础上对瓦斯爆炸传播过程中火焰温度和传播速度间的相互关系进行了研究,并分析了火焰温度诱导火焰加速的机理。研究结果表明:火焰温度和传播速度的变化趋势是一致的,但火焰温度对传播速度的影响较为明显,随着温度的升高,火焰传播速度不断增大。分析认为高温促进甲烷的分解产生更多的自由基,且自由基在高温条件下易于扩散,反应更为剧烈是火焰加速的诱因。     

密闭管道内瓦斯爆炸火焰传播行为可视化研究

运用管道爆炸传播实验系统,配合高速摄像机及纹影仪系统,对密闭管道内瓦斯爆炸过程中的火焰传播行为进行了实验研究。通过研究得出了瓦斯爆炸点火起爆阶段、爆炸初期阶段、爆炸充分发展阶段爆炸火焰的结构特征和传播行为变化规律,研究为有效预防和控制瓦斯爆炸事故提供了重要的理论依据。     

瓦斯爆炸动力学特征参数的测定及其分析

在实验的基础上，研究了瓦斯爆炸过程中的动力学特征参数及其影响作用，其中主要包括火焰与超压、火焰与爆炸波之间的相互关系，障碍物对火焰、爆炸波传播的影响。研究结果表明，瓦斯在爆炸的过程中，超压与火焰的速度有关，爆炸波在火焰前言，其传播速度明显高于火焰，爆炸波与火焰之间的时间差不仅和位置有关，而且还和障碍物的数量有关。障碍物对爆炸波和火焰的传播具有加速作用，爆炸波和火焰传播规律可表示为T＝mL/D＋b，回归所得到的相关系数r＞0.9，回归曲的结果是显著的。随着障碍物的增多，火焰和爆炸波传播规律的线性度降低，非线性度增大。研究结果对指导现场如何防治瓦斯爆炸，减轻瓦斯爆炸的威力具有重要作用。     

矿井瓦斯爆炸传播的试验研究

通过用实验方法，在断面积7.2m^2的方形断面巷道中进行了瓦斯爆炸的传播特性研究。研究结果表明，瓦斯爆炸火焰区长度大于瓦斯积聚区长度，两者之比为1:(3～6)，瓦斯爆炸传播路线上各点压力上升到最大值需要一个延迟时间。研究结果对瓦斯爆炸事故勘察和阻隔爆技术措施设计有一定的参考价值。     

电磁场对瓦斯爆炸过程中火焰和爆炸波的影响

在实验的基础上,研究了电磁场对瓦斯爆炸过程中火焰传播和爆炸波的影响.研究结果表明：电磁场对瓦斯爆炸过程影响非常明显,加电磁场后瓦斯爆炸火焰传播速度和爆炸波超压均比光滑管道有大幅提高,而且随着电磁场强度的增加,影响程度加强.基于电磁场对瓦斯爆炸传播特性的实验结论,从理论上分析了电磁场对瓦斯爆炸的影响机理,并对实验现象做出了合理的解释.但是由于电场与磁场在瓦斯爆炸过程中的互相制约,电磁场效应不是磁场效应和电场效应简单的相互加剧关系.     

Experimental study of flame microstructure and propagation behavior of mine-gas explosion

The high speed cameral and schlieren images methods were used to record the photograph of flame propagation process. Meanwhile, the ionization current probes were set up to detect the reaction intensity of the reaction zone. The characteristics of methane/air flame propagation and microstructure were analyzed in detail by the experimental results coupled with chemical reaction thermodynamics. The high speed schlieren image showed the transition from laminar flame to turbulence combustion. The ion current curves disclosed the reaction intensity and combustion characteristic of flame front. In the test, the particular tulip flame was formed clearly, which was induced to some extent by turbulent combustion. Based on the schlieren images and iron current result, it can be drawn that the small scale turbulence combustion also appears in laminar flame, which thickens the flame front, but makes little influence on the flame front shape. During the laminar-turbulent transition, the explosion pressure plays an important role on the flame structure change. Supported by the Open Foundation of State Key Lab of Explosion Science and Technology (KFJJ07-06); the Open Project of State Key Lab of Fire Science (HZ2007-KF06)     

The propagation law and analysis of gas explosion in U type duct

In order to explore the propagation law of gas explosion in U type laneways, the propagation law of flame and shock wave in U type duct were experimentally and theoretically investigated. It is shown that the shock wave takes on the complicated stress state and the flame takes on complicated change rules in the U type duct. The propagation process of gas explosion in bend duct is the mutual action of explosion wave, flame and complicate flow, the destruction in bend surface is especially serious. In the mine exploitation and laneway design, the bend laneway should be avoided, especially continuous bend laneway. Supported by the National Natural Science Foundation of China(50674047, 50534090, 50574093); State Key Base Development Plan(2005CB221506)     

煤尘爆炸传播特性的实验研究

用实验方法,在长1.5 m、直径0.3 m的爆炸腔体与80 mm×80 mm方形断面管道对接的实验装置中进行煤尘爆炸传播特性研究。研究结果表明,爆炸火焰区传播距离远大于原始煤尘积聚区长度,爆炸传播过程中各测点冲击波压力出现先“升”后“降”变化,冲击气流衰减变化与爆炸煤尘量和断面有关,爆炸毒害气体并非一开始就扩散传播,而是在动压作用下冲击一段距离后开始扩散,可能存在膨胀极限区。     

瓦斯浓度和火源对瓦斯爆炸传播影响的实验分析

基于瓦斯爆炸冲击波结构的理论分析,用实验方法探讨火源2个因素对瓦斯爆炸传播的影响。指出瓦斯浓度、火源位置及能量是决定爆炸压力峰值大小及显示时间重要因素。     

瓦斯煤尘爆炸传播特性的实验研究

在断面为7.2 m²、长为658 m的实验巷道内,用cs2092H多通道动态数据采集分析仪,模拟煤矿掘进巷道,对瓦斯、煤尘爆炸过程中的爆炸冲击波能量、传播速度、衰减规律以及爆炸灾害的波及范围进行了实验研究.结果表明,瓦斯、煤尘爆炸压力波衰减慢,爆炸传播距离远,且传播距离随瓦斯数量以及瓦斯、煤尘分布的变化而变化.与瓦斯爆炸相比,煤尘爆炸的剧烈程度强,坑道中煤尘的焦化明显,且可燃物灼烧情况可作为瓦斯煤尘爆炸的爆源点确认判据.