【摘要】：可燃氣體爆炸嚴重威脅工業(yè)生產(chǎn)安全。高度敏感氣體在受限空間內被引燃,極有可能引發(fā)爆轟并瞬間摧毀設備與財產(chǎn)。初始條件與邊界條件是事故前預測與評估爆轟可能性的重要手段。現(xiàn)有研究表明：擾動對爆轟波的發(fā)展、演化及失效有顯著影響。然而,以多層聚丙烯薄膜為代表的柔性材料作為管道內迎面擾動時對爆轟波傳播的影響還未被理解。深入研究該規(guī)律,對爆轟災害防治及基于爆轟波的應用具有指導意義�；诖�,本文使用聚丙烯薄膜作為迎面擾動(阻塞率為1.0),獨立設計并搭建了管道內氣相爆轟實驗平臺,系統(tǒng)研究了爆轟波在迎面擾動前后的傳播特性,主要工作與結論如下：(1) 研究了C_2H_2+2.50_2+nAr預混氣體在無擾動管道內爆轟波傳播的速度特性與胞格結構,評價了一維氣相爆轟理論的使用條件。在不同初始壓力(Po=10-50kPa)與不同氬氣稀釋濃度(n=0～80%)下,C_2H_2+2.50_2+nAr爆轟波在管道內以穩(wěn)態(tài)傳播,傳播速度略小于C-J理論爆轟速度VCJ。隨著氬氣稀釋濃度n上升,爆轟波傳播速度下降；初始壓力上升,爆轟波傳播速度上升,但幅度較小。分析了穩(wěn)態(tài)氣體與非穩(wěn)態(tài)氣體的具體差異,獲得了穩(wěn)態(tài)氣體ZND胞格結構。依據(jù)CJ理論計算得到的爆轟波傳播速度與實驗值的誤差小于10%；使用爆轟波傳播速度的簡化算法可以精確估算穩(wěn)態(tài)氣體爆轟波在一維管道內的傳播速度。(2)分析了以聚丙烯薄膜為材料的柔性擾動對爆轟波傳播特性的影響規(guī)律及其作用機制。獲得穩(wěn)態(tài)式爆轟波穿過擾動后的兩種傳播形式：初始壓力較低或氬氣稀釋濃度較高(Po40 kPa,n50%)時,爆轟波解耦失效；初始壓力較高或氬氣稀釋濃度較低(PO芝≥kPa,n≤50%)時,爆轟波速度虧損。分析發(fā)現(xiàn),前導激波在柔性材料上的作用機制為：激波使聚丙烯薄膜破碎后,沿反射波方向的流動擴張導致爆轟波衰減：當在聚丙烯薄膜上的激波繞射現(xiàn)象處于主導時,爆轟波將以速度虧損形式出現(xiàn)；當在聚丙烯薄膜上的激波反射現(xiàn)象處于主導時,爆轟波將以爆轟失效形式出現(xiàn)。(3)完成了擾動后以速度虧損或爆轟失效的可燃氣體加速與轉變實驗,分析了爆轟波低速傳播與失效傳播規(guī)律,獲得了受柔性擾動控制的低速傳播或失效傳播距離。以低速傳播的爆轟波失去三波結構,其擾動控制距離約為37.5mm至50 mm。失效傳播的爆轟波激波衰減為膨脹波,爆燃轉爆轟轉變距離與轉變時間隨初始壓力降低而增大；隨氬氣稀釋濃度上升而降低,但轉變距離降幅有限。擾動對爆轟失效的作用范圍大于爆燃轉爆轟轉變距離,小于爆燃發(fā)展至穩(wěn)態(tài)傳播距離。低速爆轟與失效爆轟經(jīng)歷短暫的過驅爆轟過程后,再次發(fā)展至穩(wěn)態(tài)式爆轟。基于本文研究內容,穩(wěn)態(tài)式爆轟波通過擾動傳播過程分為三個階段：a.自持傳播階段；b.低速傳播或失效傳播階段；c.過驅爆轟階段。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ560.1

【參考文獻】

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本文編號：2709140