• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
  • EI、Scopus、CA、JST、EBSCO、DOAJ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

气相爆轰波近失效状态的传播模式

颜秉健 张博 高远 吕树光

颜秉健, 张博, 高远, 吕树光. 气相爆轰波近失效状态的传播模式[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(6): 1435-1440. doi: 10.11883/bzycj-2017-0167
引用本文: 颜秉健, 张博, 高远, 吕树光. 气相爆轰波近失效状态的传播模式[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(6): 1435-1440. doi: 10.11883/bzycj-2017-0167
YAN Bingjian, ZHANG Bo, GAO Yuan, LYU Shuguang. Investigation of the propagation modes for gaseous detonation at near-limit condition[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(6): 1435-1440. doi: 10.11883/bzycj-2017-0167
Citation: YAN Bingjian, ZHANG Bo, GAO Yuan, LYU Shuguang. Investigation of the propagation modes for gaseous detonation at near-limit condition[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(6): 1435-1440. doi: 10.11883/bzycj-2017-0167

气相爆轰波近失效状态的传播模式

doi: 10.11883/bzycj-2017-0167
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11772199

国家自然科学基金项目 11402092

北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室基金项目 KFJJ17-15M

详细信息
    作者简介:

    颜秉健(1994-), 男, 硕士研究生

    通讯作者:

    张博, zhangb@live.cn

  • 中图分类号: O381

Investigation of the propagation modes for gaseous detonation at near-limit condition

  • 摘要: 选用五种碳氢混合气体,采用高压电火花起爆的方法,利用光纤探针测量爆轰波在管道内的传播速度,研究临近失效状态时爆轰波在管道内的传播模式。实验是在自行研制的爆轰管道中进行的,其包括驱动段及内径分别为1.5、3.2、12.7 mm三种规格的测试段。实验结果再次验证了爆轰波在管道内传播时可以有六种不同的传播模式:稳态爆轰、快速波动爆轰、结巴式爆轰、驰振爆轰、低速爆轰和爆轰失效。其中C2H2+2.5O2+70% Ar、C2H2+2.5O2+85% Ar两种组分混合气体(具有较低活化能),在爆轰波传播过程中只有稳态、快速波动和失效三种模式;而C3H8+5O2、C2H2+5N2O和CH4+2O2三种组分混合气体(具有较高活化能)在传播过程中出现六种不同模式。上述结果表明,除气体组分、初始压力等因素外,混合气体的活化能可能对爆轰波在管道内的传播状态也有影响。
  • 图  1  实验装置示意图

    Figure  1.  A schematic of experimental apparatus

    图  2  光学探针输出信号

    Figure  2.  Sample signal of optical detectors

    图  3  稳态爆轰下的速度情况图

    Figure  3.  Velocity histories of stable detonation

    图  4  快速波动爆轰状态下的速度情况图

    Figure  4.  Velocity histories of rapid fluctuation detonation

    图  5  结巴式爆轰状态下的速度情况

    Figure  5.  Velocity histories of stuttering detonation

    图  6  驰振爆轰状态下的速度情况

    Figure  6.  Velocity histories of galloping detonation

    图  7  低速爆轰状态下的速度情况

    Figure  7.  Velocity histories of low-velocity detonation

    图  8  爆轰失效状态下的速度情况

    Figure  8.  Velocity histories of detonation failure

    图  9  爆轰状态下的速度情况

    Figure  9.  Velocity histories of detonation

    表  1  不同管径和初始压力下五种碳氢混合物爆轰传播模式分类

    Table  1.   The various evlution modes of the five tested mixtures in different diameter tubes and initial pressures

    p0/kPa C2H2+2.5O2+70%Ar C2H2+2.5O2+85%Ar C2H2+5N2O C3H8+5O2 CH4+2O2
    1.5 3.2 12.7 1.5 3.2 12.7 1.5 3.2 12.7 1.5 3.2 12.7 1.5 3.2 12.7
    98 2, 4
    84 1 2
    80 1 1 4
    60 1 1 1 1 1 1 4 2
    57 6
    55 1 1 6 1 1 1 2
    50 1 1 1 1 1 4, 5 2
    40 1 1 1 1 1 1 1 4, 5 4 1
    36 1 1 1 1 1 1 4, 5 1
    34 1 1 1 2 4, 5 1
    32 1 1 1 2 1 4, 5 4 1
    30 2 1 1 1 1 2 1 1 2 1 1 6 4 1
    29 1 2 2, 4
    28 2 2 1 6 1 2 1 1 2, 4 1 1 6 4 1
    26 2 2 1 2, 4 1 1 2, 4 1 1 5 1
    24 2 1 2, 4 1 1 4 1 1 5 1
    22 2 2 1 1 4 1 1 4 1 1 5 1
    20 2 2 1 1 4 1 1 1 1 5 2
    18 6 2 1 1 4 1 1 1 5 2
    16 2 1 1 4 2 1 4 2 1 5 2
    15 1 2 6 2 3
    14 2 1 1 4 2 1 1 5 3
    12 2 1 1 4 2 1 4 1 3
    10 2 1 5 4 1 4 1 5 4
    8 6 1 5 4 2 4 1 6 4
    6 6 2 6 4 2 4 2 6 4
    4.5 2 3
    4 2 5 2 5 3, 4 4
    3 6 4 6 4 6
    2 6 4 6 4 6
    1 6 6
    注:表中管径的单位为mm。
    下载: 导出CSV
  • [1] LEE J H S. The detonation phenomenon[M]. Cambridge:Cambridge University Press, 2008.
    [2] LEE J J, DUPRE G, KNYSTAUTAS R, et al. Doppler interferometry study of unstable detonations[J]. Shock Waves, 1995, 5:175-181. doi: 10.1007/BF01435525
    [3] CAMARGO A, NG H D, CHAO J, et al. Propagation of near-limit gaseous detonations in small diameter tubes[J]. Shock Waves, 2010, 20(6):499-508. doi: 10.1007/s00193-010-0253-3
    [4] MOEN I O, SULMISTRAS A, THOMAS G, et al. The influence of cellular regularity on the behaviors of gaseous detonations[J]. Progress in Astronautics and Aeronautics, 1985, 106:220-243. doi: 10.2514/5.9781600865800.0220.0243
    [5] LEE J H S, JESUTHASAN A, NG H D. Near limit behavior of the detonation velocity[J]. Proceedings of the Combustion Institute, 2013, 34(2):1957-1963. doi: 10.1016/j.proci.2012.05.036
    [6] KITANO S, FUKAO M, SUSA A, et al. Spinning detonation and velocity deficit in small diameter tubes[J]. Proceedings of the Combustion Institute, 2009, 32(2):2355-2362. doi: 10.1016/j.proci.2008.06.119
    [7] CAMPBELL C, WOODHEAD D W. The ignition of gases by an explosion wave. Part Ⅰ. Carbon monoxide and hydrogen mixtures[J]. Journal of the Chemical Society, 1926, 129(129):3010-3021.
    [8] CAMPBELL C, WOODHEAD D W. Striated photographic records of explosion waves[J]. Journal of the Chemical Society, 1927:1572-1578.
    [9] CAMPBELL C, FINCH A C. Striated photographic records of explosion waves. Part Ⅱ. An explanation of the Strioe[J]. Journal of the Chemical Society, 1928:2094-2106.
    [10] MANSON N, BROCHET C, BROSSARD J, et al. Vibratory phenomena and instability of self-sustained detonations in gases[J]. Proceedings of the Combustion Institute, 1965, 10:461-469. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0082078463800557
    [11] EDWARDS D H, HOOPER G, MORGAN J M. A study of unstable detonations using a microwave interferometer[J]. Journal of Physics D:Applied Physics, 1974, 7(2):242-247. doi: 10.1088/0022-3727/7/2/308
    [12] HALOUA F, BROULLETTE M, LIENHART V, et al. Characteristics of unstable detonations near extinction limits[J]. Combustion and Flame, 2000, 122(4):422-438. doi: 10.1016/S0010-2180(00)00134-6
    [13] MOEN I O, DOATO M, KNYSTAUTUS R, et al. The influence of confinement on the propagation of detonations near the detonability limits[J]. Proceedings of the Combustion Institute, 1981, 18(1):1615-1622. doi: 10.1016/S0082-0784(81)80165-8
    [14] MANZHALEI V I. Detonation regimes of gases in capillaries[J]. Combustion, Explosion, and Shock Waves, 1999, 28(3):296-302. doi: 10.1007/BF00749647
    [15] MCBRIDE B J, GORDON S. Computer program for calculation of complex chemical equilibrium compositions and applications[R]. User's Manual and Program Description NASA Report, 1996, 19(4):443.
  • 期刊类型引用(6)

    1. 赵焕娟,汪乐溪,张英华,林敏,周正青,蒋慧灵. 孔隙比对氢气爆轰波结构的定量影响. 工程热物理学报. 2024(01): 303-309 . 百度学术
    2. 周以宁,赵焕娟,徐向宇,林敏,董士铭. 内管扰动对氢气爆轰波传播影响的实验研究. 工程热物理学报. 2022(12): 3402-3413 . 百度学术
    3. 施伟,关亮,王子模,蒋榕培,徐森. NOFBx推进剂的火焰传播特性试验及分析. 火箭推进. 2021(05): 92-98 . 百度学术
    4. 韩文虎,张博,王成. 气相爆轰波起爆与传播机理研究进展. 爆炸与冲击. 2021(12): 65-96 . 本站查看
    5. 牛淑贞,赵焕娟,张英华,严屹然,秦玄烨. 环管中甲烷-氧气预混气爆轰传播机理研究. 推进技术. 2020(07): 1536-1543 . 百度学术
    6. 武郁文,褚驰,翁春生,郑权. 孔板扰动对爆轰波胞格结构特性影响的实验研究. 爆炸与冲击. 2019(11): 15-23 . 本站查看

    其他类型引用(1)

  • 加载中
推荐阅读
考虑壳体运动惯性约束效应的装药燃烧裂纹网络反应演化理论模型
教继轩 等, 爆炸与冲击, 2025
反射爆炸应力波作用下动静裂纹的贯通机理
周星源 等, 爆炸与冲击, 2025
基于高压气体驱动的爆炸波模拟激波管冲击波衰减历程控制方法
程帅 等, 爆炸与冲击, 2024
氢气-甲烷-乙醇混合燃料的爆炸压力特性
郭宏展 等, 爆炸与冲击, 2023
岩石爆破损伤演化与动力响应的空孔效应
李涛 等, 高压物理学报, 2025
阻塞弯管中爆轰波传播行为
刘佳伟 等, 高压物理学报, 2025
圆柱形障碍物对2h2+o2+nar预混气体的再起爆实验研究
刘虎 等, 高压物理学报, 2023
Carbon-based materials as anode materials for lithium-ion batteries and lithium-ion capacitors: a review
Yuan, Shuang et al., JOURNAL OF ENERGY STORAGE, 2023
Peridynamics simulating of dynamics crack propagation in rock mass under blasting load
SIMULATION MODELLING PRACTICE AND THEORY
Dynamic response mechanism of thin-walled plate under confined and unconfined blast loads
JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND ENGINEERING, 2024
Powered by
图(9) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  5509
  • HTML全文浏览量:  1471
  • PDF下载量:  41
  • 被引次数: 7
出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-11
  • 修回日期:  2017-08-31
  • 刊出日期:  2018-11-25

目录

    /

    返回文章
    返回