燃料空气混合物爆炸威力评估模型研究

针对工业爆炸灾害的气云爆炸和军事上的云爆武器,人们关注其爆炸威力及所产生的毁伤效应.影响爆炸威力的因素很多,关系十分复杂,且存在大量的定性因素和不确定因素,而现有的爆炸威力评估方法各有其特定的适用条件.本文基于人工神经网络理论及方法,在合理选取影响爆炸威力主要因素的基础上,构建了燃料空气混合物爆炸威力评估模型.模型检验及应用结果表明,该方法可行,可以为工业和民用行业安全防护或云爆武器配方设计提供有益参考.

碳氢燃料空气混合物无约束起爆临界起爆能估算

本文在矩形激波管内和无约束条件下分别测定了不同当量比的丁烷和空气混合物的临界起爆能，并利用Ｒａｍａｍｕｒｔｈ提出的爆炸长度的概念，推导出可以很方便的由平面起爆估算无约束起爆临界起爆能的公式。根据此式估算的起爆能结果与实验结果吻合较好。

基于神经网络模型的燃料空气混合物爆炸威力预测研究

燃料空气混合物爆炸威力准确预测研究是学术界的一个难题。针对燃料空气混合物爆炸威力有效预测问题,采用神经网络方法,设计多层神经网络模型,进行实际预测应用。应用结果表明,采用的预测方法简便、可行,可以为燃料空气混合物爆炸威力预测提供一种新途径。相比3层BP模型,设计的预测模型可以减少训练次数,缩短训练时间,提高预测正确率,应用优势较明显。

液体与固体比例对燃料-空气混合物爆炸特性和热效应的影响

为分析不同比例液体与固体燃料云雾爆炸特性和热效应,采用爆炸驱动的方式将燃料分散在空气中形成无约束爆炸性混合物,利用二次起爆药柱引爆云雾。通过高速录像系统、压力测试系统以及红外热成像仪研究乙醚/铝粉/空气混合物的爆炸冲击波压力、火球表面温度、高温持续时间等参数。实验结果表明:乙醚与铝粉的质量比为1∶1时,爆炸火焰在云雾中的传播速度最快,形成的爆炸冲击波压力最高;与纯液体燃料相比,加入铝粉可以有效提高燃料云雾爆炸的热效应。该结果可以为化工爆炸事故的预防以及燃料空气炸药配方的选择提供参考依据。

燃料-空气云雾爆轰的直接引爆实验研究

在直径240mm的立式激波管中环氧丙烷(PO)、正己烷、癸烷分别与空气混合进行了直接起爆,测定了不同燃料、不同当量比的云雾直接引爆的临界起爆能。实验发现,当PO 空气混合物、正己烷 空气混合物及癸烷 空气混合物的当量比分别为1.05、1.12及1.15时,其临界起爆能均最小;三种混合物的可爆下限当量比分别为0.47(质量浓度4.23%)、0.75(质量浓度5.29%)及0.89(质量浓度5.8%)。实验表明,在本实验条件下,三种燃料与空气混合物的云雾都容易在较大当量比范围内引发爆轰并实现爆轰波稳定传播。

基于小尺度实验的燃料蒸气-空气预混气体泄爆动力学研究

利用体积为2 L的亚克力材质容器搭建了小尺度可燃气体泄爆实验系统,基于小尺度实验开展了不同泄爆面积条件下的石油燃料蒸气-空气预混气体泄爆过程研究,获得了典型开口率条件下的内外场超压随时间的动态变化特征,分析了开口率对超压及火焰参数的影响,并对泄爆模式进行了分类。研究结果显示:(1)在不同泄爆系数条件下,石油燃料蒸气-空气预混气体的泄爆模式包括泄爆失败诱导的封闭燃烧、泄爆成功诱导的射流燃烧、泄爆成功诱导的外部爆炸,三种泄爆模式的内外场超压-时间动态曲线、超压峰值、火焰传播速度、火焰传播距离均具有显著差异,且小尺度实验与中尺度实验中均出现破膜超压峰值、火焰射流超压峰值、外部爆炸超压峰值Δp_(1)、Δp_(2)、Δp_(3);(2)当泄爆系数Kv≤39.68时,内场最大超压峰值、外场轴向最大超压峰值、最大火焰传播速度、轴向火焰传播距离均随着Kv的增大而增大,径向火焰传播距离随着Kv的增大而减小;(3)当Kv≤4.41时,外场轴向和径向最大超压峰值分别由外部爆炸引起(Δp3(ver)和Δp3(hor)),当7.94≤Kv≤39.68时,外场轴向和径向最大超压分别由火焰射流冲击和泄爆膜破裂引起(Δp_(2(ver))和Δp_(1(hor)));(4)泄爆成功和泄爆失败的临界泄爆系数在Kv=39.68和Kv=158.74之间,发生外部爆炸和射流燃烧的临界泄爆系数在Kv=4.41和Kv=7.94之间。