【摘要】：管道内可燃气体爆炸可能引发爆燃及爆轰两种传播形态。现有研究表明,当爆燃在足够长管道内自由传播时,最终会发展成爆轰。同时,管道内刚性障碍物对可燃气体爆燃及爆轰传播均有影响。然而,现有的研究还无法定量解答诸如刚性障碍物能否使不同燃料介质加速形成爆轰、爆轰波在遇到刚性障碍物的传播形态等问题。深入研究管道内刚性障碍物对可燃介质爆轰传播规律,对理解气体爆炸现象,指导气体爆炸灾害防治具有重要指导意义。基于此,本文使用刚性螺旋、孔板障碍物作为扰动源,定量研究了可燃气火焰经刚性扰动后的爆炸传播特性。主要工作及结论如下:(1)设计并搭建了气相爆炸传播实验装置。采用自制的高灵敏度光电传感器以及16通道高频同步采集从而保证了实验测量精度。该装置可开展刚性螺旋扰动加速火焰形成爆轰波以及爆轰波受刚性孔板扰动传播等实验。(2)改变初始压力(30 kPa~100 kPa),实验研究了无扰动下不同燃料气在化学计量比浓度下火焰传播规律。结果表明,甲烷-空气火焰始终以爆燃形式传播;乙烯-空气随初始压力变化最终出现爆燃和爆轰两种传播形式,其中爆轰起爆方式为爆燃转爆轰(DDT);乙炔-空气以DDT起爆方式形成爆轰且自持传播,爆燃转爆轰距离(L_(DDT))受初始压力影响且随初始压力降低其增大程度逐渐加深。(3)实验研究了以螺旋障碍物作为刚性扰动源对火焰加速传播规律并与无扰动条件进行比较。结果表明,螺旋扰动加速了甲烷-空气预混气火焰传播,但仍无法形成爆轰。乙烯-空气预混气火焰在Br=0.520、D=104 mm、780 mm≤L_0≤1680 mm刚性螺旋扰动下由无扰动DDT距离4100 mm缩短至1900 mm以内。乙炔-空气预混气火焰在刚性螺旋扰动下由无扰动DDT距离3115 mm缩短至1900 mm以内。(4)通过在不同位置放置孔板(Br=0.99)以及相同位置放置不同阻塞孔板(0.41~0.99),实验研究了刚性扰动位置、扰动程度对爆轰波影响规律。研究发现,爆轰波经过孔板障碍物后放置位置L_1与扰动距离L_2、L_3呈负相关;扰动距离与阻塞率呈正相关,在本文孔板阻塞率(0.55≤Br≤0.99)范围内,扰动距离L_2、L_3范围分别1357mm≤L_2≤3150 mm、638mm≤L_3≤2000 mm;扰动后最小速度与阻塞率呈负相关且扰动后最小速度范围为0.11V_(CJ)≤V_(min)≤0.52V_(CJ)。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE88
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2603373
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