臨近失效條件下爆轟波非穩(wěn)定傳播特性研究.pdf

1、可燃?xì)怏w被廣泛應(yīng)用于石油化工、采礦、燃?xì)夤?yīng)等領(lǐng)域。然而，可燃?xì)怏w一旦發(fā)生爆轟時(shí)將對(duì)人們生命、財(cái)產(chǎn)造成重大損失。研究可燃?xì)怏w爆轟波在管道內(nèi)的傳播過(guò)程，對(duì)可燃?xì)怏w防爆、抑爆具有重要意義。本文主要針對(duì)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)與理論研究，為可燃?xì)怏w爆炸災(zāi)害的防治提供理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。本文主要工作和結(jié)論如下:
　　(1)研究了爆轟波在管道內(nèi)傳播時(shí)的速度特性。當(dāng)初始?jí)毫h(yuǎn)高于爆轟失效臨界壓力時(shí)，爆轟波在圓管和環(huán)管內(nèi)

2、穩(wěn)定傳播。隨著初始?jí)毫Φ慕档?，爆轟波在圓管及環(huán)管內(nèi)傳播時(shí)的局部速度波動(dòng)增加，并呈現(xiàn)快速波動(dòng)傳播模式，而對(duì)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(dòng)較大，并出現(xiàn)結(jié)巴式、馳振式及低速爆轟傳播模式。當(dāng)初始?jí)毫Φ陀诒Z失效臨界壓力時(shí)，爆轟波進(jìn)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(yù)混氣體組分特性、初始?jí)毫Φ纫蛩貙?duì)爆轟波速度虧損的影響及速度虧損產(chǎn)生機(jī)理。爆轟波誘

3、導(dǎo)區(qū)長(zhǎng)度及管道邊界層的增加，將導(dǎo)致爆轟波在管道內(nèi)傳播時(shí)產(chǎn)生能量損失，并產(chǎn)生速度虧損，最大虧損值可達(dá)30％理論CJ速度。本文修正了Fay理論模型，并應(yīng)用于環(huán)形管道，模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合較好，最大相對(duì)誤差小于8％。
　　(3)研究了爆轟波在管道內(nèi)傳播時(shí)胞格結(jié)構(gòu)變化規(guī)律。在初始?jí)毫h(yuǎn)高于爆轟失效臨界壓力下，爆轟波為多頭胞格狀態(tài)。當(dāng)初始?jí)毫咏Z失效臨界壓力時(shí)，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(jié)構(gòu)經(jīng)歷衰減

4、、消失及重新形成三個(gè)階段。當(dāng)初始?jí)毫Φ陀诒Z失效臨界壓力時(shí)，爆轟波進(jìn)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(shí)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(duì)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