文章编号:1009-6094(2023)04-1101-07刚/柔性障碍物对甲烷/空气预混气体泄爆动力学的影响*陈先锋，张椿城，李毅，许闯，智雪珂(武汉理工大学安全科学与应急管理学院，武汉430070)摘要:为探究刚/柔性障碍物对甲烷/空气泄爆行为的影响，采用自主搭建的连接容器(20L球形容器连接4m长爆炸管道和0.5m长泄压管道)试验系统，研究不同阻塞比与厚度的刚性/柔性障碍物对甲烷/空气爆炸超压及泄爆火焰的影响。结果表明，在球形容器内，随阻塞比和厚度增加，峰值超压与最大升压速率相应增大，在阻塞率为80%和厚度为0.40mm时峰值超压分别达到了190.4kPa和273.5kPa，最大升压速率分别为4.32MPa/s和7.32MPa/s。在管道末端，随柔性障碍物厚度增加，爆炸超压与升压速率同样大幅度提升。而随刚性障碍物阻塞比增加，峰值超压和最大升压速率先上升后下降。在设置刚性和柔性障碍物后，泄爆管道内均出现二次爆炸的现象，不同的是，二次爆炸的剧烈程度随柔性障碍物厚度增加而上升，而随刚性障碍物阻塞比增加呈现先增加后降低的趋势。关键词:安全工程;爆炸超压;刚性障碍物;柔性障碍物;二次爆炸;泄爆中图分类号:X932文献标志码:ADOI:10.13637/j．issn．1009-6094.2022.0073*收稿日期:2022－01－29作者简介:陈先锋，教授，从事工业防火防爆研究;李毅(通信作者)，博士研究生，从事工业防火防爆研究，zcc0507@whut．edu．cn。基金项目:湖北省重点研发计划项目(2021BCA218，2021BCA216)0引言随着国家经济的快速发展和工业化程度的不断提高，天然气因其储量丰富、热值高等特点被广泛应用于化工、电力等多个领域。天然气的主要成分甲烷在生产、储存过程中由于人为操作失误、设备故障、管道老化等造成的事故屡见不鲜［1］。1790年，奥斯汀发现甲烷是碳和氢的化合物后［2］，美国及国内一些高校、研究所相继采用爆炸试验和数值模拟的方法开展研究。在甲烷气体燃爆过程中，障碍物的存在对于火焰形态、火焰速度、爆炸超压等参数具有较大影响。因此，深入开展障碍物对甲烷/空气爆炸行为的影响，对燃气管道的安全设计具有重要意义。1926年，Chapman等［3］首次发现障碍物能加速管道内火焰的传播。自此，国内外学者针对障碍物数量［4］、阻塞率［5］、间距［6］等开展了一系列试验与数值模拟研究。试验研究方面，Huang等［7］通过在试验管道中安装不同开口形状的阻塞板，研究了垂直浓度梯度和阻塞板形状对甲烷－空气爆炸特性的综合影响，试验发现阻塞板和浓度梯度的存在导致湍流燃烧加剧。Do...
