含弱约束受限空间油气爆炸外部特性研究

发布时间：2019-11-04 01:27

【摘要】：构建了含弱约束面的受限空间油气爆炸模拟实验系统,对含有弱约束的受限空间油气爆炸外部特性进行了实验研究。实验获得了容器外部不同位置处爆炸超压随时间的变化规律,同时利用高速摄影系统记录了爆炸火焰发展变化过程。研究结果表明:(1)竖直方向和水平方向爆炸压力随时间变化规律均为"破膜与泄流正超压→最大负超压→外部爆燃正超压→二次负超压",竖直方向上最大爆炸压力要略大于水平方向上的最大爆炸压力。(2)随着油气浓度的增加,爆炸超压先增大后减小,在初始油气浓度为1.79%时爆炸超压达到最大值。(3)随着比例距离的增大,外部爆炸超压呈负指数规律递减。(4)火焰形态变化过程可分为"喷射引燃阶段→卷曲变形阶段→蘑菇云状火焰阶段→衰弱熄灭阶段",火焰最大高度为0.85 m,最大直径为0.6 m。
【图文】：

实验系统示意图

(a)沿竖直方向的外部超压———时间曲线(b)沿水平方向的外部超压———时间曲线图2外部超压随时间的变化曲线Fig．2Ｒelationshipcurvesoftimesandexternaloverpressure2．1．2容器外部沿水平方向超压随时间的变化规律容器外部沿水平方向超压随时间、变化规律如图2(b)所示，从图中可以看出，顶部含有弱约束结构的受限空间外部沿水平方向爆炸压力随时间变化规律为“破膜与泄流正超压———最大负超压———外部爆燃正超压———二次负超压”。以测点P5为例，第一个超压峰值所是由泄爆膜破坏和已燃气体外泄(0．054s)共同作用所导致的，其数值约为2．95kPa。随后由于大量已燃气体外泄，使得外场密度下降，产生最大负超压，大小约为－3．9kPa。随后外部油气被引燃后产生外部爆燃超压Pext，大小为5．38kPa(0．060s)。当外部爆燃发生后，由外部爆燃所产生的低密度燃烧产物在爆炸热流的推动下扩散稀释，外部气体处于低密度状态，，外部爆燃带来的热量损失也使得温度下降，从而诱导二次负超压Psecneg的形成，大小为－1．404kPa。2．1．3容器外部不同位置爆炸超压峰值差异性及机理分析表2给出了外部不同测点处超压峰值的变化情况，从表2中可以看出，容器外部不同位置处爆炸超压峰值行为具有明显的差异性，其主要差异性主要体现在以下几个方面:①沿竖直方向上的超压峰值要高于沿水平方向上的超压峰值:对于破膜泄流超压Pbrust/fv，P1和P5的压力值分别为3．05kPa和2．96kPa;对于外部爆炸超压Pext，P1和P5的压力值分别为8．53kPa和5．35kPa。②对于最大负超压Pneg，近场位置处竖直方向压力值要大于水平方向压力值(P1和P5分别为－3．34kPa和－3．96kPa)，远场位置处竖直方向压力值要大于水平方向压力值(P4和P8分别为－0．6

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本文编号：2555392