受限空间油气爆燃火焰形态

发布时间：2019-09-18 08:11

【摘要】：通过受限空间油气爆燃可视化实验发现,在不同初始油气体积分数下,爆燃火焰呈现出不同的表观特征,据此提出了受限空间油气爆燃的3种火焰形态,即光滑球形火焰、褶皱球形火焰和卷曲絮状火焰。分析了3种火焰形态的形成机理,并通过实验观测与理论分析,给出了区分3种火焰形态的临界条件。结合实验中采集到的关键参数,总结了不同的火焰形态下受限空间油气爆燃的反应产物、最大压力、升压速率、反应时间、火焰强度等关键参数的特征与变化规律。
【图文】：

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图１油气爆燃实验系统Ｆｉｇ．１Ｇａｓｏｌｉｎｅ－ａｉｒｍｉｘｔｕｒｅｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍ２不同油气浓度下油气爆燃火焰形态图２为油气浓度（混合气中碳氢化合物的体积分数）ＹＣＨ＝１．５０％时油气爆燃火焰的时序图像，拍摄频率为２５０ｓ－１，图中可视化窗口的实际尺寸为３００ｍｍ×２００ｍｍ，中部下方黑色柱状体为点火头，点火位置即位于其尖端。当ｔ＝０时，点火器启动，电火花释放出的能量在它附近形成高能点火气云，并引燃周围可燃气，形成光滑的淡蓝色椭球形火焰锋面（８～１２ｍｓ）。之后，反应区迅速扩大（１２～２１ｍｓ），此时的火焰形态类似于层流预混火焰，但通过火焰传播至容器边缘所用的时间可以估算，其火焰速度高于层流预混火焰［１］一个数量级。火焰到达容器壁面（２８ｍｓ）后，反应区内发出亮白色光（３４～４２ｍｓ），直至火焰完全熄灭。图２油气爆燃火焰时序图像（ＹＣＨ＝１．５０％）Ｆｉｇ．２Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｉｍａｇｅｓｏｆｇａｓｏｌｉｎｅ－ａｉｒｍｉｘｔｕｒｅｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ８３３第６期齐圣，等：受限空间油气爆燃火焰形态

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图１油气爆燃实验系统Ｆｉｇ．１Ｇａｓｏｌｉｎｅ－ａｉｒｍｉｘｔｕｒｅｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍ２不同油气浓度下油气爆燃火焰形态图２为油气浓度（混合气中碳氢化合物的体积分数）ＹＣＨ＝１．５０％时油气爆燃火焰的时序图像，拍摄频率为２５０ｓ－１，图中可视化窗口的实际尺寸为３００ｍｍ×２００ｍｍ，，中部下方黑色柱状体为点火头，点火位置即位于其尖端。当ｔ＝０时，点火器启动，电火花释放出的能量在它附近形成高能点火气云，并引燃周围可燃气，形成光滑的淡蓝色椭球形火焰锋面（８～１２ｍｓ）。之后，反应区迅速扩大（１２～２１ｍｓ），此时的火焰形态类似于层流预混火焰，但通过火焰传播至容器边缘所用的时间可以估算，其火焰速度高于层流预混火焰［１］一个数量级。火焰到达容器壁面（２８ｍｓ）后，反应区内发出亮白色光（３４～４２ｍｓ），直至火焰完全熄灭。图２油气爆燃火焰时序图像（ＹＣＨ＝１．５０％）Ｆｉｇ．２Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｉｍａｇｅｓｏｆｇａｓｏｌｉｎｅ－ａｉｒｍｉｘｔｕｒｅｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ８３３第６期齐圣，等：受限空间油气爆燃火焰形态
【作者单位】：后勤工程学院军事供油工程系;
【基金】：国家自然科学基金项目(51276195)
【分类号】：TE88;O38

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