管壁导管对管道内甲烷火焰泄放作用的研究

为提高狭长空间可燃混合气体泄爆效率及防护水平,开展设置管壁导管的方形管道内甲烷泄爆试验,通过改变管壁导管长径比以及位置,探究管壁导管管径、位置因素对管道内气体火焰传播过程、爆炸超压的影响。结果表明:管壁导管对火焰的泄放作用在时间上存在些许滞后;与无管壁导管工况相比,导管管径分别为60、80、100 mm时,火焰传播时间分别延长15.4%、35.8%、61.0%,最大爆炸超压峰值分别下降24.5%、30.5%、40.4%;同一管径管壁导管置于方管前端可有效泄放部分火焰及压力,降低爆炸能量横向传播动力,泄爆效果明显优于管壁导管置于管道中部及后端。导管分别置于前端、中部、后端时,火焰传播时间分别延长85.4%、15.4%、4.5%,最大爆炸超压峰值分别下降40.6%、24.5%、18.6%。因此,设置管壁导管能有效降低火焰传播速度以及泄放爆炸超压。

交流电场电压幅值对球形火焰影响的理论研究

为了获得高频交流电场电压幅值对球形扩展火焰的影响因素,运用电磁学原理进行了研究,得出:以两网状电极为底面的圆柱体中任意一点在任意时刻产生的电磁能量大小与交流电电压有效值的平方成正比,与该点到圆柱体轴心的距离成正比,在圆柱体中电磁能量密度沿径向递减;电磁能量产生的热效应和电化学效应可提高火焰平均传播速度,电磁能量密度的不均分布会引起火焰变形。同时,通过对常温、常压下定容燃烧弹中3种过量空气系数的甲烷-空气预混球形扩展火焰的平均传播速度和形状变化与加载交流电压有效值的关系进行了实验验证,结果表明:当电压有效值小于2kV时,电磁能量以热效应的方式促进火焰传播,当电压有效值大于2kV时,电磁能量以电化学效应的方式促进燃烧;实验中电磁能量密度的不均匀分布导致了火焰横向拉伸。

几种断裂问题的分形描述

给出了临界裂纹扩展力、裂纹分叉和裂纹扩展速率的分形描述，讨论了断口分形维数测量中的有关问题。

负直流及低频交流电场对预混火焰影响的实验研究

为了比较直流及低频交流电压的助燃效果,在常温常压下,对定容燃烧弹内的网状电极分别加载负直流和低频交流电压,研究了两种电压对甲烷/空气预混火焰的火焰形状、火焰传播速率和燃烧压力的影响。结果表明:负直流和低频交流电压对平均火焰传播速率和燃烧压力均有一定的促进作用,且低频交流电压的助燃效果要强于负直流电压,随着低频交流电频率的降低,对火焰的促进作用增大。当过量空气系数为1.6时,与未加载电压相比,负直流电场(电压为-5kV)和低频交流电场(频率为40、60、80、100Hz,电压有效值为5kV)作用下的平均火焰传播速率分别提高37.93%、72.41%、55.17%、48.28%和39.66%,相对燃烧压力增大量的最大值分别为0.23、0.65、0.58、0.48和0.28。