臨近失效條件下爆轟波非穩(wěn)定傳播特性研究.pdf

1、可燃氣體被廣泛應用于石油化工、采礦、燃氣供應等領域。然而，可燃氣體一旦發(fā)生爆轟時將對人們生命、財產(chǎn)造成重大損失。研究可燃氣體爆轟波在管道內(nèi)的傳播過程，對可燃氣體防爆、抑爆具有重要意義。本文主要針對臨近失效條件下爆轟波在管道內(nèi)的非穩(wěn)定傳播特性進行實驗與理論研究，為可燃氣體爆炸災害的防治提供理論與實驗依據(jù)。本文主要工作和結論如下:
　　(1)研究了爆轟波在管道內(nèi)傳播時的速度特性。當初始壓力遠高于爆轟失效臨界壓力時，爆轟波在圓管和環(huán)管內(nèi)

2、穩(wěn)定傳播。隨著初始壓力的降低，爆轟波在圓管及環(huán)管內(nèi)傳播時的局部速度波動增加，并呈現(xiàn)快速波動傳播模式，而對于內(nèi)徑為D=1.5mm、3.2mm與12.7mm下傳播的非穩(wěn)態(tài)氣體爆轟波，其速度波動較大，并出現(xiàn)結巴式、馳振式及低速爆轟傳播模式。當初始壓力低于爆轟失效臨界壓力時，爆轟波進入圓管及環(huán)管后其速度將逐漸衰減并直至失效。
　　(2)研究了臨近失效條件下，預混氣體組分特性、初始壓力等因素對爆轟波速度虧損的影響及速度虧損產(chǎn)生機理。爆轟波誘

3、導區(qū)長度及管道邊界層的增加，將導致爆轟波在管道內(nèi)傳播時產(chǎn)生能量損失，并產(chǎn)生速度虧損，最大虧損值可達30％理論CJ速度。本文修正了Fay理論模型，并應用于環(huán)形管道，模型預測結果與實驗值吻合較好，最大相對誤差小于8％。
　　(3)研究了爆轟波在管道內(nèi)傳播時胞格結構變化規(guī)律。在初始壓力遠高于爆轟失效臨界壓力下，爆轟波為多頭胞格狀態(tài)。當初始壓力接近爆轟失效臨界壓力時，爆轟波胞格呈現(xiàn)單頭螺旋狀態(tài)。在馳振爆轟傳播模式下，爆轟波胞格結構經(jīng)歷衰減

4、、消失及重新形成三個階段。當初始壓力低于爆轟失效臨界壓力時，爆轟波進入管道后，其胞格尺寸逐漸增加，并在傳播一段距離后消失，表明爆轟波失效。
　　(4)單頭螺旋爆轟波的消失可表征穩(wěn)態(tài)氣體及較大內(nèi)徑圓管內(nèi)(D=50.8mm)傳播的非穩(wěn)態(tài)氣體爆轟波的爆轟失效，同時單頭螺旋爆轟波的消失可表征環(huán)管內(nèi)穩(wěn)態(tài)氣體與非穩(wěn)態(tài)氣體爆轟波的爆轟失效。對于在較小管徑管道內(nèi)（D=1.5mm、3.2mm與12.7mm）傳播的非穩(wěn)態(tài)氣體爆轟波，采用馳振爆轟或低速