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Tulip火焰形成过程中的细微结构特性 被引量:13
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作者 陈先锋 孙金华 +1 位作者 姚礼殷 刘洋 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期350-354,共5页
为揭示预混火焰传播的动力学过程以及Tulip火焰的形成规律,采用高速纹影摄像系统并结合离子电流探测等技术手段,对管道内丙烷-空气预混火焰传播过程中的细微结构进行了实验研究.结果表明,在Tulip火焰形成过程中,伴随着层流火焰向湍流转... 为揭示预混火焰传播的动力学过程以及Tulip火焰的形成规律,采用高速纹影摄像系统并结合离子电流探测等技术手段,对管道内丙烷-空气预混火焰传播过程中的细微结构进行了实验研究.结果表明,在Tulip火焰形成过程中,伴随着层流火焰向湍流转变以及火焰结构的变化;层流火焰中的小尺寸涡流增大火焰厚度,而随后大尺寸涡流使火焰发生褶皱与分层;Tulip火焰结构的形成是流动与火焰共同作用的结果,它标志着层流向湍流转变的充分发展. 展开更多
关键词 预混火焰 火焰结构 tulip火焰 层流向湍流转变
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甲烷/空气预混气体火焰的传播特征 被引量:31
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作者 陈东梁 孙金华 +2 位作者 刘义 马晔风 韩学斌 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期385-390,共6页
利用高速纹影摄像等技术探讨了密闭管道内不同当量比的甲烷/空气预混气体火焰的传播特征。结果表明,当甲烷含量接近当量值时,预混气体火焰传播中会发生火焰阵面由向未燃区弯曲到向已燃区弯曲的转折过程,逐渐由层流燃烧转变成湍流燃烧,... 利用高速纹影摄像等技术探讨了密闭管道内不同当量比的甲烷/空气预混气体火焰的传播特征。结果表明,当甲烷含量接近当量值时,预混气体火焰传播中会发生火焰阵面由向未燃区弯曲到向已燃区弯曲的转折过程,逐渐由层流燃烧转变成湍流燃烧,并形成Tulip火焰结构;当甲烷含量偏离当量值一定程度时,预混火焰呈现出典型的层流燃烧特征,不会发生火焰阵面由向未燃区弯曲到向已燃区弯曲的转折过程。Tu-lip火焰结构形成于火焰传播速度迅速降低的区间里,且只有当减速阶段的最大加速度的绝对值大于某一数值时才能形成;Tulip火焰结构是预混火焰由层流燃烧向湍流燃烧转变的一个中间过程。 展开更多
关键词 爆炸力学 湍流燃烧 高速纹影摄像 甲烷/空气预混火焰 tulip火焰
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波纹管道阻火器内火焰传播的实验与数值模拟研究 被引量:10
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作者 孙少辰 毕明树 +3 位作者 丁春辉 胡熙玉 刘刚 封宇 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期353-364,共12页
对乙烯-空气预混火焰在波纹管道阻火器中的传播与淬熄过程进行了实验和数值模拟研究,实验结果显示:当乙烯接近当量浓度时,预混气体爆炸压力变化过程可分为4个阶段,等压燃烧阶段、缓慢上升阶段、快速上升阶段和压力振荡阶段;在爆炸过程中... 对乙烯-空气预混火焰在波纹管道阻火器中的传播与淬熄过程进行了实验和数值模拟研究,实验结果显示:当乙烯接近当量浓度时,预混气体爆炸压力变化过程可分为4个阶段,等压燃烧阶段、缓慢上升阶段、快速上升阶段和压力振荡阶段;在爆炸过程中,由于反射压力波和火焰相互作用的影响,超压值出现多次振荡,压力振荡阶段一般可以持续数十毫秒;乙烯-空气火焰传播速度随管径增加、阻火单元波纹高度减小呈递增趋势,而且随着阻火单元厚度的增加,阻火器的阻火能力明显提高,可以更有效地使火焰淬熄。数值模拟结果显示:在管道封闭端点火后,火焰面呈半球形并以层流扩散的方式向四周传播;当火焰传播到管道壁面时,在管道壁面的约束作用下,火焰面发生变形,壁面附近的火焰逐渐超过了管道轴线附近的火焰,最后形成了"郁金香"状的火焰结构;当爆燃火焰经过阻火单元时,高温已燃气体被其吸收大量热量,同时在反应区产生的稀疏波作用下,气体温度逐渐降低、化学反应速率迅速减小,最终导致火焰被熄灭。通过模拟计算结果可以看出,在整个爆炸过程中,火焰传播速度与爆炸压力波动均较为明显。并提出了孔隙率和阻火单元厚度对火焰传播的影响机制。基于传热学理论模型,并结合实验数据,得出了爆燃火焰速度与爆炸压力之间的关系,为工业装置阻火器的设计和选型提供更为准确的参考依据。 展开更多
关键词 波纹阻火器 淬熄 “郁金香”火焰 爆燃火焰速度 爆炸压力
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管道截面对氢气/空气预混爆炸影响的实验研究 被引量:4
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作者 路长 李毅 潘荣锟 《火灾科学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期68-74,共7页
为研究管道截面对氢气/空气预混火焰形状与传播速度的影响,选用三个长度都为1m而截面尺寸不同的方形管道进行实验。实验结果表明,在截面为80mm×80mm的管道中,四种氢气浓度下预混火焰都发展形成了郁金香火焰。火焰传播速度呈现上升... 为研究管道截面对氢气/空气预混火焰形状与传播速度的影响,选用三个长度都为1m而截面尺寸不同的方形管道进行实验。实验结果表明,在截面为80mm×80mm的管道中,四种氢气浓度下预混火焰都发展形成了郁金香火焰。火焰传播速度呈现上升,下降,再上升的波动。在截面为100mm×100mm和150mm×150mm的管道中,只有在氢气浓度20%下形成郁金香火焰,并且传播速度也出现上述的波动。而在氢气浓度25%,30%,40%下,预混火焰都呈指尖形传至管口,未出现郁金香火焰,传播速度都是不断上升。三个管道对比中,截面为100mm×100mm的管道内火焰平均传播速度最快,且压力波第一峰值最大。 展开更多
关键词 氢气 预混爆炸 截面 郁金香火焰 传播速度
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管道内预混合成气爆炸特性 被引量:3
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作者 余明高 栾鹏鹏 +3 位作者 郑凯 阳旭峰 万少杰 段玉龙 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期4486-4494,共9页
通过自主搭建的小尺寸实验平台,对比研究了当量比为1时不同氢气体积分数下,预混合成气在开口和闭口管道中的爆炸特性。研究结果表明:开口和闭口管道中合成气爆炸预混火焰传播结构具有明显差异;在闭口管道中,在所有的氢气体积分数下均观... 通过自主搭建的小尺寸实验平台,对比研究了当量比为1时不同氢气体积分数下,预混合成气在开口和闭口管道中的爆炸特性。研究结果表明:开口和闭口管道中合成气爆炸预混火焰传播结构具有明显差异;在闭口管道中,在所有的氢气体积分数下均观测到经典郁金香火焰结构,其中氢气体积分数为70%和90%时,能够观测到扭曲的郁金香火焰结构;在开口管道中,仅在氢气体积分数为10%、30%、50%时形成了经典郁金香火焰,且当氢气体积分数为10%、30%时,出现了扭曲郁金香火焰。开口和闭口管道中的火焰传播速度和爆炸压力峰值均随着氢气体积分数的增加而增大。当氢气体积分数较低(φ<50%)时,火焰传播速度和爆炸压力峰值随着氢气体积分数的增大而迅速增大,而在较高氢气体积分数(φ≥50%)时,随着氢气体积分数的增加,火焰传播速度和爆炸压力峰值增加缓慢。 展开更多
关键词 合成气 爆炸 郁金香火焰 扭曲郁金香火焰
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预混火焰在冷壁面狭缝中传播与熄灭的判据 被引量:2
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作者 丁信伟 宋占兵 喻健良 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期308-314,共7页
模拟了非稳态预混乙炔-空气火焰在冷壁面平板狭缝中的传播与熄灭,针对壁面散热和狭缝高度对火焰形状和火焰传播状态的影响进行了重点讨论.结果显示,火焰在较大的狭缝通道中会经历一个由郁金香状向蘑菇状转变的过程,即壁面散热抑制了郁... 模拟了非稳态预混乙炔-空气火焰在冷壁面平板狭缝中的传播与熄灭,针对壁面散热和狭缝高度对火焰形状和火焰传播状态的影响进行了重点讨论.结果显示,火焰在较大的狭缝通道中会经历一个由郁金香状向蘑菇状转变的过程,即壁面散热抑制了郁金香状火焰的形成.较小狭缝通道中的火焰初始时刻会形成蘑菇状火焰,但随着散热的加强,火焰会逐渐熄灭.另外,系统分析了火焰在不同高度狭缝中的传播与熄灭状态,提出了火焰部分熄灭和完全熄灭的判定标准,即火焰在平板狭缝中传播与熄灭的判据. 展开更多
关键词 狭缝 郁金香状火焰 蘑菇状火焰 熄灭
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受限空间内局部油气爆燃超压与火焰传播特性 被引量:1
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作者 杜扬 李阳超 +1 位作者 齐圣 王世茂 《后勤工程学院学报》 2016年第5期33-38,共6页
对不同体积分数油气爆燃超压特性进行研究,发现爆燃超压-时间变化规律可归纳为3种形式;对火焰传播过程进行可视化研究,发现传播过程可分为5个阶段,且出现了tulip火焰;对火焰行为进行研究,得出爆燃升压速率振荡是由火焰与压力波相互作用... 对不同体积分数油气爆燃超压特性进行研究,发现爆燃超压-时间变化规律可归纳为3种形式;对火焰传播过程进行可视化研究,发现传播过程可分为5个阶段,且出现了tulip火焰;对火焰行为进行研究,得出爆燃升压速率振荡是由火焰与压力波相互作用引起的;对油气爆燃的超压峰值、爆燃时间、平均升压速率和爆燃孕育期进行研究,得到实验工况下由于局部积聚油气爆燃后,未燃气体得到氧气补充发生化学反应,导致最大爆燃超压峰值出现在当量比1.2处,而爆燃时间、爆燃孕育期的最小值和平均升压速率的最大值出现在化学当量比附近。 展开更多
关键词 油气 tulip火焰 超压 爆燃时间 爆燃孕育期
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球形罐中丙烷—空气混合气火焰传播特性分析 被引量:1
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作者 倪文婧 《工程爆破》 CSCD 2019年第4期16-19,38,共5页
为了研究不同当量比时丙烷—空气混合气火焰的微观结构、加速传播过程,利用高速纹影等技术对火焰传播过程进行了拍摄,对不同当量比条件下的火焰传播规律进行分析及对比,特别地分析了预混火焰中形成的特殊火焰结构——Tulip的形成过程。... 为了研究不同当量比时丙烷—空气混合气火焰的微观结构、加速传播过程,利用高速纹影等技术对火焰传播过程进行了拍摄,对不同当量比条件下的火焰传播规律进行分析及对比,特别地分析了预混火焰中形成的特殊火焰结构——Tulip的形成过程。研究结果表明,在富燃情况下,火焰传播特性明显受点火能量的影响,浮力也会改变火焰传播过程。当浮力降低且火焰半径增长速率急速下降时,Tulip火焰结构开始形成。 展开更多
关键词 tulip火焰结构 浮力不稳定性 火焰半径 火焰传播速度
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热边界条件对平板狭缝中火焰形状的影响
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作者 宋占兵 陈彦泽 多英全 《石河子大学学报(自然科学版)》 CAS 2007年第5期637-642,共6页
模拟了预混乙炔—空气火焰在平板狭缝中的传播,对不同热边界条件和点火条件下火焰形状的变化进行了研究。结果显示:在绝热边界条件下,当采用平面点火时,会形成并始终保持为郁金香状火焰;当采用火花点火时,则更倾向于形成蘑菇状火焰;在... 模拟了预混乙炔—空气火焰在平板狭缝中的传播,对不同热边界条件和点火条件下火焰形状的变化进行了研究。结果显示:在绝热边界条件下,当采用平面点火时,会形成并始终保持为郁金香状火焰;当采用火花点火时,则更倾向于形成蘑菇状火焰;在等温边界条件下,当采用平面点火时,火焰有一个由郁金香形状向蘑菇形状的转变过程,而采用火花点火时恰好相反。不同的转变过程说明,壁面散热对郁金香状火焰的形成具有双重作用。当壁面散热对燃烧影响较大时,会抑制郁金香状火焰的形成;而当壁面对流场流动影响较大时,火焰又会促进郁金香状火焰的形成。 展开更多
关键词 热边界条件 蘑菇状火焰 郁金香状火焰 散热
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封闭矩形直管内的天然气/空气预混火焰传播 被引量:3
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作者 彭忠璟 熊涛 +5 位作者 段强领 金凯强 肖华华 沈晓波 王青松 孙金华 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期419-425,共7页
采用高速-纹影摄像和压力测试技术,对不同当量比的天然气/空气预混火焰结构、传播速度特性以及压力特性开展了实验研究.分析了预混火焰传播过程及Tulip火焰形成机理,并与同等条件下甲烷/空气预混燃烧过程进行了对比.结果表明,当量比对... 采用高速-纹影摄像和压力测试技术,对不同当量比的天然气/空气预混火焰结构、传播速度特性以及压力特性开展了实验研究.分析了预混火焰传播过程及Tulip火焰形成机理,并与同等条件下甲烷/空气预混燃烧过程进行了对比.结果表明,当量比对预混火焰传播有重要影响,直接表现在火焰结构变化、形状演化和传播速度等方面;Tulip火焰的形成伴随着火焰传播速度的骤降;二元可燃气体中加入活性较强的气体组分,将加快火焰传播速度,危险性更大. 展开更多
关键词 天然气 预混火焰 传播特性 tulip火焰
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CH_(4)/O_(2)/CO_(2)预混体系爆炸动力学研究 被引量:1
11
作者 钟飞翔 郑立刚 +3 位作者 马鸿雁 杜德朋 王玺 潘荣锟 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-14,共14页
为探究甲烷在富氧条件下的火焰动力学规律,以CH_(4)/O_(2)/CO_(2)预混体系为研究对象,在小尺度方形透明管道中进行了一系列爆炸实验,探讨了初始环境温度波动对爆炸参数的影响,并对预混体系的燃烧机理进行分析。结果表明:在273 K的环境... 为探究甲烷在富氧条件下的火焰动力学规律,以CH_(4)/O_(2)/CO_(2)预混体系为研究对象,在小尺度方形透明管道中进行了一系列爆炸实验,探讨了初始环境温度波动对爆炸参数的影响,并对预混体系的燃烧机理进行分析。结果表明:在273 K的环境温度下,化学当量比φ=0.8~1.0且氧气相对比γ<0.30和φ=1.2且γ<0.35的预混体系不能被点燃,而其他预混体系均可被点燃,最终产生郁金香与非郁金香两种火焰类型,并且根据郁金香火焰独特的演变特征,又划分为T形郁金香火焰和不对称郁金香火焰;随着γ的增大,无量纲火焰传播速度v/(S_(L)σ)的变化趋势由“两升两降”转变为“一升一降”。初始环境温度的升高并未对火焰传播速度和爆炸超压的变化趋势产生影响,但是会导致最大爆炸超压p_(max)和最大火焰传播速度降低。值得注意的是,初始环境温度对爆炸强度的影响随化学当量比的减小而增强。另外,与最大爆炸超压相比,最大火焰传播速度与层流燃烧速度之间的关系更紧密。从敏感性分析中可知:层流燃烧速度对自由基链式反应R38(即H+O_(2)=O+OH)表现出最大的正敏感度,对R52(即H+CH_(3)(+M)=CH_(4)(+M))表现出最大的负敏感度,并且对自由基OH的生成速率最敏感,当初始环境温度升高至303 K时,层流燃烧速度对R38(正)和R52(负)的敏感度降低;H、O和OH自由基总摩尔分数的增大会削弱热扩散的不稳定性,增强流体力学的不稳定性。 展开更多
关键词 富氧甲烷 郁金香火焰 初始环境温度 敏感性分析
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变截面管道中气云的燃爆传播研究 被引量:1
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作者 周宁 戴瑶瑶 +3 位作者 陈兵 李雪 赵会军 黄维秋 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期599-606,共8页
工业尾气回收网结构复杂,存在许多变径结构,回收气体大多燃易爆,因此有发生燃爆事故的风险。为探究变径结构对可燃气云燃爆过程的影响,在管长为0.5 m变截面管道内,采用预混燃烧模型和Zimont湍流燃烧模型,对可燃预混气体燃爆特性开展了... 工业尾气回收网结构复杂,存在许多变径结构,回收气体大多燃易爆,因此有发生燃爆事故的风险。为探究变径结构对可燃气云燃爆过程的影响,在管长为0.5 m变截面管道内,采用预混燃烧模型和Zimont湍流燃烧模型,对可燃预混气体燃爆特性开展了大涡模拟(LES)研究。结果表明:在0.5 m管长的通径管道内,管道截面越小,管壁对火焰的约束作用越大,壁面反射增强,管道壁面形成的湍流加速壁面附近的火焰传播速度,使得Tulip火焰出现越早,达到最大火焰传播速度的位置距点火端越近;管道截面越小,火焰厚度越大。不同管道结构下Tulip火焰结构不同,在突缩和连续突缩管道中Tulip火焰产生变形,火焰锋面不再光滑;变截面结构对火焰传播有激励作用,管道内截面变化后涡团的产生和演化加速了火焰传播,突缩管道结构对火焰传播有明显的加速作用,因此尾气回收管网设计需尽量减少突缩管道结构或在突缩管道结构位置增加阻火装置。 展开更多
关键词 安全工程 变截面管道结构 可燃气云燃爆规律 tulip火焰 火焰速度 湍流燃烧
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封闭管道油气爆炸超压及火焰传播特性 被引量:9
13
作者 蔡运雄 杜扬 +3 位作者 王世茂 刘冲 胡文超 张霖 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期61-66,共6页
对油气在封闭管道内的爆炸特性进行研究,发现爆炸超压发展过程可以分为3个阶段:第1次超压上升阶段、第2次超压上升阶段和超压下降阶段。初始油气浓度对爆炸初始阶段的发展有很大影响,油气浓度为1.73%时发展最激烈;当初始油气浓度较高时... 对油气在封闭管道内的爆炸特性进行研究,发现爆炸超压发展过程可以分为3个阶段:第1次超压上升阶段、第2次超压上升阶段和超压下降阶段。初始油气浓度对爆炸初始阶段的发展有很大影响,油气浓度为1.73%时发展最激烈;当初始油气浓度较高时,在最大超压峰值附近,会产生压力振荡现象;初始油气浓度对Tulip火焰的形成及发展有较大影响,各种浓度油气的爆炸,都有形成Tulip火焰的趋势;当油气浓度适中时,Tulip火焰会一直传播到管道末端,当油气浓度较高或较低时,火焰锋面会经由鲨鱼嘴形状火焰转变为刀尖形火焰,当初始油气浓度为1.73%时,最容易发展形成Tuilp火焰。 展开更多
关键词 油气 封闭管道 爆炸 超压 tulip火焰
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氢气对预混甲烷/空气燃爆过程的影响 被引量:6
14
作者 路长 于子凯 +1 位作者 刘洋 潘荣锟 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期2240-2245,共6页
为研究氢气的加入对不同体积分数甲烷/空气预混爆炸过程影响的规律,在尺寸为150 mm×150 mm×1 000 mm的管道中通入体积分数为8%、9.5%和11.5%的甲烷/空气预混气体,然后加入一定体积分数的氢气。氢气所占体积分数分别为0、0.74%... 为研究氢气的加入对不同体积分数甲烷/空气预混爆炸过程影响的规律,在尺寸为150 mm×150 mm×1 000 mm的管道中通入体积分数为8%、9.5%和11.5%的甲烷/空气预混气体,然后加入一定体积分数的氢气。氢气所占体积分数分别为0、0.74%、1.48%、2.95%、4.40%。分别对加入不同体积分数的甲烷爆炸过程中爆炸压力、火焰图像和爆炸温度进行测量、分析。结果表明:只有在8%纯甲烷爆炸时能够形成完整的郁金香火焰。8%和9.5%甲烷体积分数试验中,氢气的加入使火焰面由上下对称变得不对称,火焰阵面上移,火焰速度加快;爆炸中的最大超压增大并且最大超压时刻点提前。在11.5%的甲烷加氢试验中,随加氢量增加,爆炸压力、温度、火焰速度分别略微降低。这表明氢气的加入在体积分数为8%的爆炸反应中较大地促进了反应,而体积分数为11.5%时加氢后爆炸反应减弱。通过理论分析计算了半封闭管道中体积分数为9.5%甲烷爆炸温度和实测温度之间的差异。爆炸压力和温度的变化能很好地反映加入氢气对甲烷爆炸的影响。 展开更多
关键词 安全工程 氢气 甲烷 爆炸温度 郁金香火焰
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滑移多孔介质下甲烷爆炸特性研究 被引量:2
15
作者 雷世林 温子阳 +2 位作者 李泽欢 郑露露 段玉龙 《安全》 2022年第9期31-36,共6页
为探究降低可燃气体燃爆危害及后果的技术及方法,本文基于多孔介质的淬火降压特性,开展当量比为1时9.5%甲烷/空气预混气体在滑移多孔介质初始位置70cm下的爆炸特性实验,通过与无装置实验结论对比,结果表明:滑移装置能够延缓“郁金香形... 为探究降低可燃气体燃爆危害及后果的技术及方法,本文基于多孔介质的淬火降压特性,开展当量比为1时9.5%甲烷/空气预混气体在滑移多孔介质初始位置70cm下的爆炸特性实验,通过与无装置实验结论对比,结果表明:滑移装置能够延缓“郁金香形”火焰的出现时间,降低火焰最大传播速度,衰减爆炸产生的冲击波和压力,对最大火焰传播速度的衰减可达13.24%,对管内上游峰值超压的最大衰减比例为17.87%,对下游峰值超压的最大衰减比例为24.74%,本实验结果可为火焰二次加速阶段的抑制奠定一定基础。 展开更多
关键词 甲烷 滑移装置 郁金香形火焰 火焰传播速度 峰值超压
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泄压口面积对氢⁃空气爆燃特性的影响
16
作者 汪瑞齐 张彬 +1 位作者 夏远辰 王博乔 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期157-166,共10页
为探究不同泄压口面积对氢⁃空气火焰形态演化的影响,采用自建实验平台进行氢⁃空气爆炸实验,并利用OpenFOAM开源软件进行数值模拟,分析不同泄压口面积(0、25%、50%、75%、100%)下的爆燃特性和火焰形态。结果表明:泄压口面积对火焰形态影... 为探究不同泄压口面积对氢⁃空气火焰形态演化的影响,采用自建实验平台进行氢⁃空气爆炸实验,并利用OpenFOAM开源软件进行数值模拟,分析不同泄压口面积(0、25%、50%、75%、100%)下的爆燃特性和火焰形态。结果表明:泄压口面积对火焰形态影响较小,但影响火焰形成时刻。随着泄压口面积增大,郁金香火焰传播速度增大,爆燃压力降低,且峰值出现时刻延迟。泄压口面积的变化通过影响未燃气体的流场结构进而影响火焰形态,较小的泄压口面积有利于未燃气体形成漩涡结构,促进平板火焰和郁金香火焰的形成。泄压口面积是影响氢气火焰形态和爆燃特性的重要因素,通过优化泄压口结构参数,可以有效控制氢气火焰的传播速度和爆燃压力,降低爆炸风险,对氢能安全使用具有重要意义。 展开更多
关键词 预混氢⁃空气爆燃 泄压口面积 郁金香火焰 大涡模拟 OPENFOAM
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Experimental and LES investigation of flame propagation in a hydrogen/air mixture in a combustion vessel 被引量:2
17
作者 Huahua Xiao Zhanli Mao +1 位作者 Weiguang An Jinhua Sun 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 2014年第20期2496-2504,共9页
This work presents an experimental and numerical investigation of premixed flame propagation in a hydrogen/air mixture in a closed combustion vessel.In the experiment,high-speed schlieren video photography and pressur... This work presents an experimental and numerical investigation of premixed flame propagation in a hydrogen/air mixture in a closed combustion vessel.In the experiment,high-speed schlieren video photography and pressure sensor are used to examine the flame dynamics and pressure transient.In the numerical study,a large eddy simulation(LES)based on a RNG sub-grid approach and a LES combustion model is applied to reproduce experimental observations.The effects of four physical phenomena on the burning velocity are considered in the combustion model,and the impact of grid type on the combustion dynamics is examined in the LES calculations.The flame experiences four stages both in experiment and LES calculations with structured and unstructured grids,i.e.,spherical flame,finger-shaped flame,flame with its skirt in contact with the sidewalls,and tulip-shaped flame.The flame speed and pressure in the vessel develop with periodical oscillations in both the experiment and LES simulations due to the interaction of flame front with pressure wave.The numerical simulations compare well with the detailed experimental measurements,especially in term of the flame shape and position,pressure build-up,and periodical oscillation behaviors.The LES combustion model is successfully validated against the bench-scale experiment.It is put into evidence that mesh type has an impact to a certain extent on the numerical combustion dynamics,and the LES calculation on structured grid canpredict the flame dynamics and pressure rise more accurately than that on unstructured grid with the same mesh resolution.The flame shape is more asymmetrical in the LES on an unstructured grid than that on a structured grid,and both the flame speed and the pressure rise at the later flame stage are underestimated in the LES on the unstructured grid. 展开更多
关键词 火焰传播 实验测量 空气混合物 燃烧器 LES 非结构化网格 燃烧动力学 数值模拟
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