• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
  • EI Compendex、CA收录
  • 力学类中文核心期刊
  • 中国科技核心期刊、CSCD统计源期刊
稀土金属材料填充方式对预混气体爆炸特性抑制研究
赵齐, 陈先锋, 代华明, 尹姝慧, 王晓彤, 张洪铭, 黄楚原
2019, 39(11): 115404. doi: 10.11883/bzycj-2018-0276
利用20 L球形爆炸装置,探究了在多孔稀土金属材料两种不同的填充方式(球状和片状)下甲烷-空气预混气体爆炸特性的变化规律,考虑了留空率和填充密度对预混气体爆炸特性的影响,并利用压力传感器记录球体内爆炸压力曲线。研究结果表明:甲烷爆炸压力、最大压力上升速率和爆炸指数均与留空率呈正比例关系,与填充密度呈反比例关系,片状材料下最大压力下降幅度大于球状材料下的;片状材料抑爆性能优于球状材料的,片状材料的双重抑爆作用对爆炸威力的影响更甚;2种不同填充方式下阻火抑爆的主要机理存在差异。
关键词: 稀土金属材料, 填充方式, 抑爆, 留空率, 填充密度
超细二氧化硅粉体对淀粉火焰抑制的实验研究
黄楚原, 陈先锋, 张洪铭, 唐文文, 陈曦, 张文博, 刘晅亚
2018, 38(2): 324-330. doi: 10.11883/bzycj-2016-0235
为了探究不同粒径二氧化硅粉体抑制效果上的差异,采用小尺寸竖直燃烧管道系统,研究添加10 μm和30 nm二氧化硅粉体时,不同粒径小麦淀粉燃烧的火焰传播、温度、速度等参数特性的变化。实验结果表明:超细二氧化硅粉体能减弱小麦淀粉燃烧反应强度;30 nm二氧化硅粉体抑制效果优于10 μm二氧化硅,当小麦淀粉粒径小于25 μm时,质量浓度为0.43 kg/m3、粒径30 nm的超细二氧化硅粉体可使小麦淀粉火焰亮度明显下降,最高温度下降38.07%,最大速度和平均速度分别下降42.25%、65.59%;超细二氧化硅粉体主要起物理抑制作用,抑制效果与小麦粒径成反比关系,小麦粒径越小,二氧化硅抑制效果越好。
关键词: 超细粉体, 粉尘燃烧, 火焰传播, 惰化抑制
惰化剂粒径对铝粉火焰传播特性影响的实验研究
陈曦, 陈先锋, 张洪铭, 刘晅亚, 张英, 牛奕, 胡东涛
2017, 37(4): 759-765. doi: 10.11883/1001-1455(2017)04-0759-07
为探索惰化剂粒径对可燃工业粉尘火焰传播特性的影响,通过建立竖直粉尘燃烧管道实验平台,在碳酸氢钠质量分数为30%的惰化条件下,就碳酸氢钠粒径对铝粉燃烧火焰传播特性的影响进行了实验研究。结果表明:平均粒径为30 μm的碳酸氢钠粉体对平均粒径为15 μm的铝粉的火焰传播速度具有较好的抑制作用,惰性粉体与可燃工业粉尘应存在粒度匹配效应;碳酸氢钠粉体对铝粉火焰温度的惰化抑制效果与其粒径呈反比关系;碳酸氢钠粉体会减小铝粉火焰预热区厚度,预热区厚度随碳酸氢钠粒径的增加先减小后增大。此外,分析了碳酸氢钠粒径对铝粉火焰传播特性影响的作用机理。
关键词: 惰化剂, 粒径, 铝粉, 燃烧, 火焰传播
干水材料对瓦斯爆燃抑制的实验研究
陈先锋, 樊傲, 袁必和, 廖若愚, 何松, 代华明
2019, 39(11): 115401. doi: 10.11883/bzycj-2018-0236
为了研制绿色环保高效的抑爆剂,以疏水型气相二氧化硅和去离子水为原料,采用机械搅拌法制备具有“固包液”结构的干水材料。利用20 L近球形爆炸装置测试干水材料对瓦斯爆燃的抑制效果。实验结果表明:当添加的干水材料较少(2 g和3 g)时,干水材料对瓦斯爆燃产生促进效果;当添加的干水材料大于4 g时,对瓦斯爆燃有抑制效果。通过研究不同粒径的干水材料对瓦斯爆燃的影响,发现干水材料的粒径对瓦斯爆燃最大压力的影响较小,但显著影响最大爆燃压力上升速率;对比不同类型改性干水材料对瓦斯爆燃的抑制效果,综合比较得出抑制效果由强到弱顺序为:尿素改性干水材料、磷酸二氢铵改性干水材料、聚磷酸铵改性干水材料、普通干水材料。
关键词: 干水材料, 改性剂, 粒径, 瓦斯爆燃, 抑爆
粉尘质量浓度的光纤光栅传感测量技术
丁云峰, 郭永兴, 陈先锋, 杨冰涛, 熊丽
2019, 39(1): 014101. doi: 10.11883/bzycj-2017-0253
粉尘质量浓度是粉尘爆炸的关键因素,针对目前对本质安全、可实时监测预警的粉尘质量浓度测量技术的迫切需求,提出一种基于光纤光栅和光纤准直器的新型测量技术,在阐述其测量理论的基础上,搭建测量和实验装置实物。对200、300和400目这3种粒径规格的小麦粉尘分别开展实验测量,结果表明:所提出的测量技术的光功率输出和粉尘质量浓度呈线性关系;并与标准的称重法得到的粉尘质量浓度开展对比,验证了光纤光栅测量技术的有效性。
关键词: 光纤光栅, 光纤准直器, 粉尘质量浓度检测, 安全监测
不同泄压条件对方管内爆炸压力特性的影响
李乾, 冯梦梦, 马力, 王玉杰, 陈先锋, 何松
2019, 39(7): 072202. doi: 10.11883/bzycj-2018-0132
为研究泄压膜约束条件对甲烷/空气预混气体爆炸压力特性的影响,在方形火焰燃烧传播测试管道中布置压力传感器,开展不同泄压膜材料、泄压膜层数及泄压口位置实验。结果表明:牛皮纸和聚丙烯薄膜约束泄爆过程中,每增加一层泄压膜,管道内最大泄爆压力平均上升11.2%和12.3%。各强度泄压膜约束条件下,管道内最大泄爆压力随着泄压口位置接近点火端,均呈现Z形规律,当泄压口设置在距尾部端面0.25 m时,各曲线达到最小值,当泄压口设置在距尾部端面0.50 m时,各曲线出现最大值。
关键词: 方管, 泄压膜强度, 泄压口位置, 爆炸压力特性
基于RGB颜色模型的玉米淀粉爆燃火焰传播速度
张洪铭, 陈先锋, 张英, 牛奕, 代华明, 黄楚原
2018, 38(1): 133-139. doi: 10.11883/bzycj-2016-0278
采用小尺度粉尘爆炸实验装置对不同质量浓度的玉米淀粉爆燃火焰传播过程进行了实验研究,建立了基于RGB颜色模型的火焰重构及形态学重建的粉尘火焰传播速度计算方法,计算了不同质量浓度下的玉米淀粉爆燃火焰传播速度。结果表明:采用基于RGB颜色模型的速度计算方法能够快速准确地计算出玉米淀粉爆燃火焰传播速度,火焰像素范围的确定是火焰速度计算的关键;管道内火焰传播速度受粉尘云质量浓度的影响,最大火焰传播速度随粉尘云质量浓度的增大先增大后减小,到达速度峰值的时间先缩短后增长,当质量浓度为0.63 kg/m3时,出现该实验条件下火焰传播速度最大值7.03 m/s。
关键词: 粉尘爆炸, 火焰传播速度, 火焰图像, RGB颜色模型
障碍物对预混火焰特性影响的大涡数值模拟
王公忠, 张建华, 李登科, 陈先锋
2017, 37(1): 68-76. doi: 10.11883/1001-1455(2017)01-0068-09
障碍物在预混气体火焰传播过程中对其结构及传播特性造成较大影响,对火焰的加速和爆燃转爆轰过程(deflagration-to-detonation transition, DDT)起到直接的促进作用。通过障碍物条件下可视管道中甲烷/空气预混火焰传播实验,捕获其火焰微观结构变化。采用三维物理模型,采用壁面自适应局部涡黏模型(wall-adapting local eddy-viscosity, WALE)的大涡模拟(large eddy simulation, LES),并用火焰增厚化学反应模型(thickened flame model, TFM)对实验过程进行重现。分析开口管道中预混火焰翻越障碍物后的复杂流场变化,并分析层流向湍流转变过程的特点。揭示了在障碍物影响下预混火焰扰动失稳现象的直接原因,是由障碍物引发的3个气流涡团同时作用而形成Kelvin-Helmholtz不稳定及Rayleigh-Taylor不稳定现象耦合作用所导致。
关键词: 爆炸力学, 火焰增厚模型, 大涡模型, 预混火焰, 障碍物