泄爆导管对容器内粉尘燃爆泄放特性的影响

为了研究泄爆导管的安装对容器内铝粉燃爆泄放过程的影响,对原有1.3LHartman粉尘泄爆装置进行了改进,加装了泄爆导管.实验发现,最大泄爆超压随着泄爆膜动作压力的增大而上升,而最大升压速率的变化规律则与之相反;泄爆导管越粗,容器内的最大泄爆超压越低;相比无泄爆导管的情况,安装泄爆导管后的最大泄爆超压和最大升压速率会在更高的浓度下达到最大值;最大升压速率随粒度的减小而增大;同条件下安装泄爆导管后的超压值要大于未装泄爆导管时的值.为此,加装泄爆导管之后应适当增大泄爆容器的耐压强度.     

轻质易碎结构在气体爆炸泄压防护中的使用研究

为研究轻质易碎泄压结构在建筑物内部气体爆炸防护中的适用性,根据室内气体爆燃压力特性及轻质易碎结构的泄压原理,分析了轻质易碎泄压结构在爆燃压力作用下的动力特性;运用气体爆炸加载实验装置开展泄爆实验,结合现行国家泄爆设计规范,确定了轻质易碎结构在室内气体爆炸泄压防护中的使用原则,并提出了泄压结构泄爆性能检测实验方法。研究表明：对硅酸钙板构成的轻质易碎泄压结构,开启动压随着室内爆燃压力作用时间增大而逐渐减小,可用于气体爆燃压力作用时间较长的情况,使用时应以开启动压为泄爆设计指标,必须进行泄爆性能测试。     

悬浮态AlH3粉尘爆炸泄放过程能量输出规律

为了研究悬浮态AlH3粉尘爆炸泄放过程的能量输出规律,采用改进后的20 L球爆炸测试系统分别对其在密闭和泄放条件下的爆炸压力和火焰传播规律进行了研究.结果表明:悬浮态AlH3与Al粉相比,在密闭体系内爆炸下限浓度由40 g·m-3下降至30 g·m-3,表明AlH3点燃后释放氢气过程加速了整个化学反应历程;此外,密闭体系下AlH3粉尘爆炸的最大爆炸压力和爆炸压力上升速率均高于铝粉爆炸,最大爆炸压力由1.02 MPa上升至1.15 MPa,表明由于氢气释放形成了可燃气体?可燃粉尘复合体系,使得爆炸能量释放过程更为猛烈;泄放条件下,在浓度为500 g·m-3时,AlH3的爆炸压力(p)和爆炸压力上升速率(dp/dt)下降幅度最大,分别达43％和30％,表明爆炸泄放可以有效降低爆炸伤害;同时,得出爆炸泄放火焰长度和速度均在AlH3浓度为750 g·m-3时达到最大,多次火焰产生概率和出现频次随浓度增加而增加.     

方形容器爆燃泄放过程中的压力特性实验研究

对乙烯-空气预混气体在一端开口的方形容器内泄爆过程进行了实验研究,分析了泄爆面积、泄爆压力和气体浓度对泄爆过程中压力发展和分布特性的影响,结合容器内压力峰值的变化对现有经验公式进行了讨论。结果表明：小面积泄爆时容器内压力出现明显的双峰值现象,且气体浓度主要影响第2个峰值的大小;大面积泄爆时气体浓度对压力峰值影响较小;泄爆面积较小且容器内预混气体接近最佳浓度时方形容器内压力分布梯度明显,远离最佳浓度或泄爆面积较大时容器内压力分布均匀;经验公式计算值与实验值之间的误差随工况变化很大。研究结论为方形容器和建筑物泄爆安全设计提供参考。     

湍流对铝粉爆炸特性的影响

基于流体力学计算理论,对20 L球形密闭容器内铝粉扩散和爆炸过程进行了数值模拟。通过改变点火延迟时间和粉尘浓度,研究了湍流对不同浓度铝粉爆炸特性的影响。研究结果表明：点火延迟时间对铝粉爆炸的最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率影响较大,且存在最佳点火延迟时间,此时最大爆炸压力取最大;随着容器内铝粉浓度的增大,最佳点火时间先增大后保持不变,故单一的点火延迟时间并不能真正地反映不同浓度粉尘的爆炸威力;湍流强度和粉尘云分布对最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率都存在影响,粉尘云分布的均匀程度对最大爆炸压力的影响要强于湍流强度;湍流强度对最大爆炸压力上升速率的影响要强于粉尘云的分布。     

工业粉尘云爆炸下限的实验研究

通过对主要工业粉尘爆炸压力测定，发现粉尘爆炸下限与测试用点火具压力和燃烧持续时间有关。对于不同的粉尘，通过燃烧时间来判断爆炸下限对于工业粉尘防爆设计具有实际意义。     

破/穿爆型串联战斗部隔爆装置设计与试验

采用理论设计和试验相结合的方法进行了某串联战斗部不同结构的隔爆装置的隔爆性能对比研究,分析了两级串联战斗部在大药量前级爆炸作用下后级装药防护对隔爆装置的要求,以及隔爆装置结构对后级装药壳体头部压力的影响等关键因素。研究结果表明,设计中采用的防护锥结合泄压孔和缓冲材料的隔爆结构相比传统的隔爆设计,更有利于对后级装药的防护。本研究结果可为大药量前级串联战斗部设计提供相关参考。     

容器内填沙爆炸实验的数值模拟

为了研究沙介质衰减爆炸冲击性能,在圆柱形爆炸容器内进行填沙爆炸加载实验。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对实验过程进行数值模拟;分别采用三维流固耦合算法和二维自适应算法对容器结构动态响应进行分析。模拟得到容器外壁面正对爆心部位的环向应变在大装药量时与实验结果吻合较好。通过数值模拟,获取了容器内部壁面反射超压载荷和沙中成腔尺寸等信息。     

弱封闭管道向抑爆装置内泄爆对火焰传播特性的影响

为了探究弱封闭管道向抑爆装置内泄爆对火焰传播特性的影响,在内径120mm、长5.5m不锈钢管道受薄膜约束的开口端放置消爆仓,采集甲烷-空气预混气体的火焰结构、火焰传播速度和爆燃压力等参数。实验结果表明:甲烷-空气预混火焰出现了Tulip火焰结构;消爆仓内放置的抑爆环可以减弱管道内火焰传播时的湍流程度,有效降低了火焰传播速度;实验工冴下气体爆燃压力时程曲线均有相似变化趋势,且相同条件下布设消爆仓可以明显衰减"外部爆炸"和"火焰振荡加剧湍流"产生的压力峰值。     

动力系数法在爆炸容器设计中的应用

动力系数法是设计中小当量爆炸容器时普遍采用的一种方法,应用该方法对一柱形爆炸容器进行了设计,在此基础上,应用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元程序分别模拟了该容器在50,400 g TNT药量加载作用下爆心截面部位的应变行为。通过实际化爆实验考核认为,该容器厚度设计安全可靠,设计方法合理可行。     

铝粉及黑索金粉尘爆炸的特性研究

采用20立升爆炸球对片状铝粉、黑索今(RDX)粉尘及它们的混合粉尘的爆炸行为进行了实验研究。根据它们爆炸时的最大爆炸压力、最大压力上升速率等参数，发现在混合粉尘中当铝粉及RDX粉尘在一定配比时，两者存在协同效应。同时，当混合粉尘中铝粉的含量不同，则混合粉尘爆炸时的最大压力上升速率也遵循不同的规律。     

不同量级TNT爆炸冲击波参数相似律实验研究

为研究不同量级的TNT装药爆炸冲击波参数相似律,开展了四种药量TNT静爆实验,获取了不同爆距地面测点的压力-时间曲线,得到了峰值超压、正压作用时间和正压冲量等冲击波参数,并与文献值进行了对比分析.结果表明,冲击波参数均满足爆炸相似律,当比例距离小于3时,实验数据统计规律较差.通过拟合,得到了适用公斤级到百公斤级TNT爆炸的冲击波参数经验公式.     

分散度对铝粉爆炸敏感性的影响

为分析大粒径分布跨度下粒径分布对铝粉爆炸特性参数的影响,选出能够表征铝粉爆炸特性的粒径参数,提高铝粉爆炸风险评估的准确性,开展了铝粉爆炸敏感性研究。采用Siwek 20 L爆炸球和Hartmann管实验装置,分别探究分散度对微米级铝粉最小爆炸浓度（MEC）和最小点火能（MIE）的作用规律。结果表明：铝粉的爆炸敏感性参数随着粒径的增加而加速增大。对于小粒径的铝粉,粒径变化对MEC和MIE的作用相对较小;粒径跨度较大的混合铝粉样本中,小粒径铝粉起到点火源的作用,使得MEC和MIE值均降低,增大了铝粉爆炸风险。从皮尔逊相关性分析结果来看,粒径参数D_3,2（Sauter平均直径）、D₄₀（粒径第40百分位数）与MEC和MIE的相关性最高,其中D_3,2与MEC和MIE相关系数为0.962 7和0.746 0,D₄₀与MEC和MIE相关系数为0.947 9和0.741 1,而粒径多分散性和粒径跨度与MEC和MIE的相关性较弱,因此在研究铝粉爆炸敏感性时选用D_3,2和D₄₀作为主要的粒径分布表示方式较为合适。     

环境湿度对铝粉爆炸特性参数影响的实验研究

为全面评估铝粉爆炸的危险性,在爆炸罐内进行了环境湿度对铝粉爆炸影响的实验研究。分别得到了33%、60%和90%相对湿度下铝粉爆炸的最大爆炸压力和最大压力上升速率值。结果表明:环境湿度对铝粉爆炸有显著的影响作用,而这种作用与浓度有关。当铝粉浓度较低时,随着环境湿度的增加, 最大爆炸压力和最大压力上升速率值先增加后减小;而浓度较高时,最大爆炸压力和最大压力上升速率值则随着环境湿度的增加而明显增加。同时通过对实验数据的非线性拟合,得到了3 种环境湿度下最大爆炸压力和铝粉浓度之间的DoseResp 函数关系。该研究可作为铝粉爆炸危险性评估的参考。     

烟酸粉尘云爆炸极限的逻辑回归分析

欧盟标准EN14034-3:2006、美国标准E1515和中国标准GB/T 16425—1996 对粉尘云爆炸下限浓度测定方法的规定和要求各不相同,为更精确地研究粉尘云的爆炸下限,根据统计学的数据收集方式,在20 L球型爆炸装置中测试粒径为96~113 μm的烟酸粉尘云爆炸下限。基于Logistic回归模型,利用SPSS统计软件得到烟酸粉尘云的爆炸下限概率-浓度分布曲线,实现对GB/T 16425— 1996粉尘云爆炸下限浓度测定方法中粉尘云爆炸下限区间的量化,并分析了实验次数的不同对爆炸下限概率分布的影响规律。分析结果表明：爆炸下限概率为50%时,置信区间范围最窄,并且在实验次数不同时,其爆炸下限概率在该值处两边发展趋势不同。与现有粉尘云爆炸下限浓度测定方法得到的结果相比,以概率表示烟酸粉尘爆炸下限更符合实际情况,为企业安全生产标准提供精确的理论依据。     

AP/HTPB/ferrocene混合体系粉尘爆炸特性研究

为研究丁羟推进剂在高压水射流作用下的点火机理,采用哈特曼粉尘爆炸测试装置,进行了AP/HTPB/ferrocene混合体系粉尘爆炸浓度下限和最小点火能的实验研究,并分析了高氯酸铵(AP)含量、二茂铁含量和环境湿度对粉尘爆炸特性的影响.研究结果表明: 随着AP和二茂铁含量增加,混合体系的粉尘爆炸浓度下限降低,最小点火能降低;当环境湿度由80%增加到90%时,含二茂铁的混合体系的爆炸浓度下限和最小点火能变化趋于平缓.     

铝粉燃烧诱导激波现象的数值模拟与实验研究

以数值模拟和实验对悬浮铝粉中火焰诱导激波现象进行了研究。基于双流体模型，分别采用ＴＶＤ格式和ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式计算气相和颗粒相流场，采用阵面跟踪法处理火焰间断，对火焰诱导激波现象进行了数值模拟。实验在大型卧式燃烧管中进行，得到了火焰传播过程中流场参数的变化规律及压缩波向激波的转换过程。数值计算结果与实验结果相吻合，揭示了燃烧诱导激波现象的内在规律。