当量比和初压对二甲醚-空气爆炸特性的影响研究

为探究二甲醚-空气爆炸特性,采用高速光学纹影技术和高频动态压力测量技术获取当量比和初压对二甲醚-空气火焰形态和爆炸超压峰值的影响规律。采用刘易斯数、热膨胀比和火焰厚度理论分析了火焰形态,采用燃烧热损失理论分析了爆炸超压峰值。结果表明,高速光学纹影技术和高频动态压力测量技术可清晰、准确地获取二甲醚爆炸火焰形态和爆炸超压峰值。在热扩散不稳定和流体动力学不稳定相互作用下,火焰形态大致可以划分为3类:光滑火焰、裂痕火焰和胞状火焰。当量比Φ=0.8和Φ=1.0时,刘易斯数大于1.0,热扩散不稳定迫使球形膨胀火焰趋于稳定,不同初压下火焰形态相对光滑或表面出现少许裂痕,未观测到胞状火焰;当量比Φ=1.5时,刘易斯数接近于1.0,球形膨胀火焰仅受流体动力学不稳定的影响,初压达到200 kPa时形成胞状火焰。随初压增加,刘易斯数几乎恒定,热膨胀比缓慢增加,火焰厚度迅速减小,即热扩散不稳定对球形膨胀火焰的影响效应不变,流体动力学不稳定对球形膨胀火焰的失稳效应逐渐增强。另外,对于不同当量比和初压,绝热工况二甲醚爆炸超压峰值均高于试验工况。随初压增加,绝热工况和试验工况二甲醚爆炸超压峰值均线性增加,不同当量比下燃烧热损失单调增加。

不同弯型管道内粉尘爆炸传播规律

为探究粉尘爆炸在弯型管道中的传播规律,基于1 m3粉尘爆炸测试系统,搭建了S型、U型、90°弯管与长直管道4种结构,利用玉米淀粉为实验介质,测试研究了粉尘爆炸在弯管内的压力发展与火焰传播速度变化规律.结果表明:对于所建立的管道系统,当粉尘浓度相同时,超压峰值在整体管道内的传播呈下降趋势,但其在弯管处的衰减程度会有所降低,且4种管道衰减程度由高到低依次为:直管>90°弯管>S型弯管>U型弯管;火焰在管道内呈持续加速状态,但弯管处的火焰上升幅度明显小于直管,弯管对火焰的传播起阻碍作用.以上研究结论对于除尘系统的防爆设计具有参考价值.

双侧分支结构管道内粉尘爆炸传播规律

为探究粉尘爆炸在工业除尘管网中的传播规律,基于1 m^(3)粉尘爆炸测试系统和自主设计的双侧分支结构管道,对双侧分支结构管道内玉米淀粉爆炸火焰传播速度和超压峰值的变化规律展开研究.实验结果表明:三种粉尘质量浓度下,火焰在主管道内的传播速度随传播距离增加均呈持续上升趋势,双侧分支结构对火焰传播具有弱化作用,且距离点火端越近,弱化作用越显著;双侧分支结构的安装位置会影响管道内超压峰值,其在距离点火端较近时呈持续衰减趋势,距离点火端较远时呈先快速下降后上升再缓慢衰减趋势.以上研究为除尘系统的防爆设计提供参考和依据.

基于钢筋混凝土板抗爆响应的爆炸分类研究

因为爆炸荷载的瞬时性和复杂性,所以鲜有学者对近远场爆炸分类进行研究。此外,钢筋混凝土(reinforced concrete,简称RC)板在近远场爆炸发生时的破坏模态是不同的。因此,首先基于对近距离、近场和远场爆炸下RC构件破坏模态的讨论对数值模型进行了可靠性验证;随后,通过数值模拟提出并验证了爆炸分类的界限值;最后,通过数值拟合提出了爆炸峰值超压的计算公式,以预测不同条件下的爆炸峰值超压。

障碍物排列方式对海洋平台蒸气云爆炸的影响

为了了解障碍物排列方式对海洋平台蒸气云爆炸的影响,基于CFD方法建立蒸气云爆炸计算模型,选用国外MERGE项目的系列爆炸实验进行模型验证,提出用于衡量障碍物排列不均匀度的量化参数,针对海洋平台典型结构形式,分析障碍物排列方式对爆炸强度的影响。研究结果表明:蒸气云爆炸后果对于结构排列方式比较敏感,结构障碍物间隔均匀排列的形式造成的爆炸冲击作用最大;在爆炸发展初期阶段,障碍物阻塞程度对超压产生和发展影响更加显著。最后,基于研究结果,给出在海洋平台油气泄漏危险区将管线沿甲板非均匀排列布置等防控建议,为海洋平台蒸气云爆炸安全防控提供理论指导。