扰动下惰性气体对爆轰波传播影响实验研究

发布时间：2021-07-27 21:32

　　在工业生产中发生泄漏的可燃气体一旦遇到点火源会发生爆炸,在适当的初始条件与边界条件下会加速形成爆轰,爆轰产生的超高压将严重威胁工业生产安全,所以对于抑制爆轰波传播进行实验研究显得尤为重要。基于此,本文利用气相爆轰实验装置获得爆轰传播速度、胞格结构、火焰传播动态参数。在管道内设置柔性障碍物将可燃气体与惰性气体进行隔绝,采用实验研究与机理分析相结合的方式,获得惰性气体对爆轰波抑制特性影响规律。主要工作与结论如下:（1）改变初始压力与混合气体中氩气稀释浓度,实验研究了无扰动下爆轰波传播变化规律。结果表明:随着初始压力的降低,爆轰波出现稳态式、快速波动式以及失效式三种传播模式。爆轰波胞格尺寸随初始压力升高而逐渐降低。非稳态气体胞格结构不规整,三波点连线非直线;稳态气体胞格结构规整,三波点成直线。（2）实验研究了以聚丙烯薄膜作为柔性障碍物对爆轰波传播特性影响规律。单位置加膜条件下,爆轰波穿过柔性障碍物后最低点速度随层数增加出现两种不同传播模式:速度亏损与爆轰失效。随薄膜层数增加,前导激波在薄膜上沿反方向激波增强,爆轰波破膜口径逐渐降低,爆轰波的入射波穿过障碍物后无法到达刚性壁面,无法快速形成马赫... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 爆轰现象及危害
        1.1.2 爆轰波传播与影响因素
    1.2 爆轰波传播研究进展
        1.2.1 爆轰波形成
        1.2.2 爆轰波传播
        1.2.3 爆轰波失效
    1.3 障碍物对爆轰影响研究进展
        1.3.1 低堵塞率障碍物
        1.3.2 高堵塞率障碍物
    1.4 惰性介质对爆轰传播影响研究进展
    1.5 本文研究内容与技术路线
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 技术路线
2 气相爆轰实验装置系统搭建
    2.1 实验装置系统
        2.1.1 爆轰管道系统
        2.1.2 数据采集系统
        2.1.3 充配气系统
        2.1.4 点火系统
    2.2 实验材料选用及特性
        2.2.1 稳态气体与非稳态气体
        2.2.2 惰性气体
        2.2.3 柔性障碍物
    2.3 实验操作流程
        2.3.1 前期准备工作
        2.3.2 实验操作步骤
        2.3.3 实验清理工作
    2.4 本章小结
3 无扰动下管道内爆轰波传播特性
    3.1 管道内爆轰波传播速度变化特性
        3.1.1 爆轰速度测试方案
        3.1.2 稳态气体爆轰波传播速度特性
        3.1.3 非稳态气体爆轰波传播速度特性
        3.1.4 氩气稀释浓度对爆轰波传播速度影响
    3.2 管道内爆轰波传播胞格结构变化特性
        3.2.1 胞格结构测试方案
        3.2.2 非稳态气体爆轰波胞格结构特性
        3.2.3 稳态气体爆轰波传播胞格结构特性
    3.3 管道内爆轰波传播火焰动态变化特性
        3.3.1 火焰动态测试方案
        3.3.2 爆轰波传播火焰动态特性
    3.4 本章小结
4 迎面扰动条件下爆轰传播特性
    4.1 单位置障碍物下爆轰波传播特性
        4.1.1 实验方案
        4.1.2 爆轰波速度特性
        4.1.3 爆轰波胞格结构特性
        4.1.4 爆轰波火焰动态特性
    4.2 多位置障碍物下爆轰波传播特性
        4.2.1 实验方案
        4.2.2 爆轰波速度特性
    4.3 迎面扰动下爆轰波传播机理分析
        4.3.1 爆轰波破膜后出现不同传播状态的机理分析
        4.3.2 爆轰波穿过障碍物过程中破膜机理分析
    4.4 本章小结
5 惰性气体对爆轰波传播抑制特性
    5.1 CO_2气体对爆轰波传播抑制特性
        5.1.1 实验方案
        5.1.2 CO_2抑制爆轰传播速度特性
        5.1.3 CO_2抑制爆轰传播火焰动态特性
    5.2 C_3F_7H气体对爆轰波传播抑制特性
        5.2.1 实验方案
        5.2.2 C_3F_7H抑制爆轰传播速度特性
        5.2.3 C_3F_7H抑制爆轰传播火焰动态特性
    5.3 惰性气体对于爆轰传播抑制特性机理分析
        5.3.1 爆轰波穿越惰性气体团进入可燃混合气体的激波退化机制
        5.3.2 CO_2惰性气体抑制机理分析
        5.3.3 C_3F_7H惰性气体抑制机理分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]初始条件对管道内爆轰波传播特性影响研究[J]. 喻健良,管清韦,闫兴清,姚福桐,张东,张师哲.  科学技术与工程. 2017(04)
[2]初始压力对狭缝内爆轰传播特性影响的实验研究[J]. 朱跃进,潘振华,张彭岗,潘剑锋,王谦.  科学技术与工程. 2016(18)
[3]初始压力对爆轰波在管道内传播的影响[J]. 喻健良,高远,闫兴清,高伟.  大连理工大学学报. 2014(04)
[4]化工安全生产中存在的普遍问题及其对策研究[J]. 蔡海东.  中国石油和化工标准与质量. 2014(07)
[5]不同初始条件下预混气体爆轰波传播研究[J]. 曲忠伟,林谋金.  安徽理工大学学报(自然科学版). 2013(03)
[6]C2H2-O2-Ar和C2H2-N2O-Ar直接起爆形成爆轰的临界能量[J]. 张博,白春华.  爆炸与冲击. 2012(06)
[7]用烟迹法研究爆燃向爆震的转捩[J]. 张彭岗,何小民,张靖周.  航空动力学报. 2008(11)
[8]可燃气体爆炸火焰和压力波传播特性的实验研究[J]. 喻健良,周崇,刘润杰,严清华.  天然气工业. 2004(04)
[9]初始条件影响气体非稳定爆轰波在弯管中传播特性的实验研究[J]. 夏昌敬,周凯元,沈兆武.  中国科学技术大学学报. 2004(01)
[10]爆轰波在阻尼管道中声吸收的实验研究[J]. 郭长铭,李剑.  爆炸与冲击. 2000(04)



本文编号：3306579