圆柱形障碍物对2H_(2)+O_(2)+nAr预混气体的再起爆实验研究

开展了不同反应活性的2H_(2)+O_(2)+nAr气相爆轰波与圆柱形障碍物相互作用的实验研究。通过在管道顶部布置压电式压力传感器记录压力到达时间,并以此计算爆轰波传播速度。采用纹影技术和烟迹法记录爆轰破坏到再起爆全过程的波系及胞格结构。结果表明:爆轰波在障碍物上游接触障碍物时会发生反射;越过障碍物后,在障碍物下游会发生衍射。爆轰波越过障碍物时,受障碍物尾部膨胀波的影响,爆轰波衰减解耦,但随着从圆柱形障碍物两侧绕过的衍射激波在障碍物后轴线和管道中心轴线处碰撞,继而发生马赫反射以及入射激波与下游管道壁面碰撞发生马赫反射,完成再起爆过程。直径较小的障碍物造成的爆轰波能量损失较少,其胞格爆轰波的再起爆距离随障碍物直径的减小而缩短。针对不同直径障碍物的实验结果均表明,随着初始压力升高,预混气体反应活性增加,爆轰的自持稳定性增强,从而削弱了障碍物几何尺寸的影响,有利于减弱爆轰的衰减并缩短再起爆距离。在所研究的障碍物几何尺寸下,通过测量爆轰再起爆距离,建立了不同比例Ar稀释下的2H_(2)+O_(2)在圆柱形障碍物后的再起爆距离与圆柱垂直间距及胞格尺寸的关系。

海洋石油平台圆柱障碍物对可燃气体爆炸的影响

为获得海洋石油平台上圆柱障碍物数量和阻塞率对可燃气体爆炸产生的冲击波和温度场影响特性,建立存在不同圆柱障碍物的海洋石油平台模型,采用有限元分析法,研究15种工况下圆柱障碍物对可燃气体爆炸产生冲击波超压峰值和温度峰值的作用规律.在此基础上,采用曲线拟合的方法,获得冲击波超压峰值与障碍物数量、阻塞率的数学关系.研究结果表明,随着圆柱障碍物数量和阻塞率的增加,冲击波超压峰值明显增加,温度峰值增加幅度较小且集中维持在2000～2500 K.

圆柱体障碍物对密闭管道内瓦斯爆炸特性影响的数值模拟

针对障碍物对密闭管道内瓦斯爆炸特性的影响问题,基于FLACS模拟软件建立了有、无障碍物时3种阻塞比情况下的数值模型,对比分析了圆柱体障碍物对密闭管道内瓦斯爆炸压力、最大爆炸压力、爆炸温度、最大压力上升和下降速率、流场正反向最大速度5个瓦斯爆炸特性参数的影响。结果表明:障碍物的存在会加剧密闭管道内瓦斯的爆炸反应程度,缩短爆炸反应时间,且阻塞比为0.3较0.5情况下的促进作用略大;障碍物的存在会造成障碍物结尾附近和管道末端较其他位置出现更加显著的瓦斯爆炸压力变化,同时障碍物会引起瓦斯流场在反向传播时较早出现流场反向最大速度下降趋势。

圆柱障碍条件下冲击波压力分布仿真研究

根据冲击波测试场景构建了有限元仿真模型,数值计算不同爆心距、高度、直径的圆柱障碍物后方的冲击波压力,分析了这3种因素对圆柱障碍物后方冲击波压力的影响,并与无障碍物的情况进行比较。研究表明:紧邻圆柱障碍物后方的区域冲击波压力会有较大波动,随着距离增加,波动幅度从5%以上降到3%左右,最终与无障碍趋于一致;基于仿真数据及冲击波压力分布规律,给出了破片挡杆的选择以及传感器安装位置的建议。