三元混合气体爆炸极限实验研究

瓦斯爆炸是煤矿灾害事故最主要的因素。瓦斯是以CH4为主,常含有CO2、CO、H2S、C2H4、C2H6、H2、SO2等的多元混合可燃性气体。随着各组分配比的不同,瓦斯的爆炸极限不同,呈现的火灾爆炸危险性也不同。利用HY12474型爆炸极限测定仪研究煤矿开采区常见的可燃气体混合物爆炸极限随组分配比变化的情况。通过对三组分不同配比混合气体的爆炸极限的测试,采用Taylor多项式,拟合出了常压下三元气体混合物的爆炸极限随组分配比变化的经验计算公式,并通过实验数据进行了验证,表明经验公式计算结果与实验数据很好吻合,具有工程应用价值。     

二元混合可燃气体爆炸极限实验研究

瓦斯爆炸是煤矿灾害事故最主要的因素.随着各组分含量的不同,瓦斯的爆炸极限不同,呈现的火灾爆炸危险性也不同.利用HY12474型爆炸极限测定仪对二组分不同配比混合气体的爆炸极限进行测试,采用Taylor多项式,拟合出了常压下二元气体混合物的爆炸极限随组分配比变化的经验计算公式,并通过实验数据进行了验证,表明经验公式计算结果与实验数据很好吻合,具有工程应用价值.     

油料火灾爆炸模拟实验系统与测试技术

针对受限空间油料火灾爆炸发生、发展、控制、抑制实验的需要,研制了一系列模拟实验台架及关键参数测试系统。所研制的一系列模拟实验台架为各种工况的油料火灾爆炸模拟实验研究提供了完备的科研条件和支撑;研制的超动态数据采集与分析系统能对冲击波压力、瞬时温度、火焰识别、爆燃向爆轰演化(DDT)过程等进行连续捕捉、测试、分析;研制的基于紫外火焰探测、数字信号处理和网络化智能探测技术的油气爆炸火焰传播速度测试系统较传统的火焰传感器具有高灵敏度、零误报、探测距离远的特点。     

油气爆炸抑制实验装置的抑爆特性

为研究气态抑爆介质对洞库管路系统油气爆炸的抑制作用,研制了主动式油气爆炸抑制实验装置,搭建了洞库管路系统油气爆炸抑制实验系统。以CO2为抑爆介质,进行了油气爆炸抑制实验,与无抑爆介质条件进行了对比,并分析了火焰强度、爆炸超压值、火焰传播速度和爆炸产物等特性参数变化情况。结果表明:抑爆器通过喷射CO2,对爆炸火焰强度、持续时间有明显的抑制作用;在CO2作用下,最大爆炸超压值和最大火焰传播速度分别下降了34.21%和54.48%;通过分析油气爆炸燃烧产物,可知在CO2作用下,有较多油气并没有参与燃烧反应或者反应不完全。     

受限空间可燃气体爆炸抑爆实验系统研究

针对狭长受限空间可燃气体爆炸抑制模拟实验研究的需要,采用超细冷气溶胶抑爆技术设计了一套操作方便、组装灵活、结构合理的复合式气体爆炸抑制系统.完成气体爆炸和抑爆实验.实验表明该抑爆实验系统能满足受限空间不同工况气体爆炸抑爆实验研究的需要;同时也表明可燃气体浓度、抑爆剂性能、信号采集及控制系统响应速度等是影响抑爆效果的主要因素.文中的研究为进一步研制抑爆装置奠定了实验和理论基础.     

顶部开口条件下油罐油气爆炸数值模拟

根据油罐油气爆炸特性,基于RNG k-ε湍流模型、Finate-Rate/Eddy-Dissipation化学反应模型和相应的控制方程,采用SIMPLE算法对顶部开口条件下油气爆炸发生与发展过程进行了数值模拟。基于数值模拟结果分析了顶部开口条件下油罐油气爆炸罐外超压和火焰特征,与实验结果吻合良好,该模型可以用来预测顶部开口条件下油罐油气爆炸强度。     

氧气体积分数对油气爆炸特性的影响

作为燃烧和爆炸三要素之一,氧气体积分数的控制对于爆炸事故的防治具有重要意义。实验研究了氧气体积分数对汽油蒸气-空气混合物（简称油气）爆炸极限和爆炸压力的影响。结果表明：随着氧气体积分数的降低,油气爆炸下限呈一阶指数规律缓慢增大,油气爆炸上限呈线性规律迅速减小;爆炸极限范围由0.92%~3.76%缩小为1点,该爆炸极限临界点为1.22%,对应的临界氧气体积分数为11.4%;油气的最大爆炸压力和最大压力上升速率随着氧气体积分数的降低而减小,油气体积分数越大,氧气体积分数影响越显著。     

狭长受限空间油气爆炸关键现象研究

以汽油油气混合物为研究对象,在狭长密闭管道中进行了油气爆炸实验,通过压阻式传感器测试爆炸过程中的压强信号,得到狭长受限空间中油气爆炸的基本参数。通过对实验结果的对比分析,发现狭长受限空间内的油气爆炸可以分为4个阶段：平滑加速阶段、湍流发展阶段、振荡激化阶段和余波阶段;一定强度的湍流流场可抑制链化学反应速度和火焰传播速度;振荡激化阶段发生在管道末端。为狭长密闭空间内油气爆炸的预防和抑爆技术研究提供了参考。     

基于非分光红外的油气监测与分级预警系统研究

为提高油库安全防护能力、实现油气实时监测与及时控制,研究了油气监测与分级预警系统。采用非分光红外技术研制了油气浓度传感器,重点设计了大空间、高精度的红外气体吸收室;设计了8路抽气系统,研制了气路转换控制单元,实现了气体预抽和气路切换的智能、精准控制;应用CAN总线通信,使现场检测设备与控制系统之间实现开放式、数字化、多节点的通讯;开发了专门的分级预警软件,具备数据处理量大、触屏操控简单、实时监控、远程控制、预警阀值自设定和预测油气浓度趋势等功能;应用该系统进行了模拟库区油气浓度的监测与预警实验,结果表明系统测量准确,预警及时。     

半封闭空间钨丝点燃油气特性研究

为研究钨丝点燃油气着火爆炸特性,建立了半封闭容器着火爆炸实验平台。通过高速摄影仪拍摄的火焰传播过程,研究不同油气体积分数下的着火模式。根据高频动态压力传感器采集的容器内压力变化情况,分析不同油气体积分数下的着火规律。结果表明,着火模式有燃烧、爆炸和爆燃后持续燃烧3种;爆炸和爆燃后持续燃烧都会形成"压力双峰"现象,而燃烧只产生1个压力峰值;不同着火模式的反应总时间、最大压力上升速率和下降速率均存在突变现象;油气着火爆炸过程中,火焰和压力波之间形成了强烈的耦合作用。     

温升热源条件油气热着火关键因素探究

通过对影响油气受热着火的关键因素进行研究,为发展主动防护技术提供理论依据。基于系统的实验和分析,探究了快速氧化现象、热源加热速度、热源面积与爆燃空间比例对热着火发生时临界浓度、着火概率和着火延迟期的影响,提出了温升热源条件受限空间能否发生热着火的综合判据。该判据认为：如果油气体积分数低于2.4％,受限空间体积与热源面积比值小于0．64m,那么即使温度达到873K,湿度降低到18％～21％,着火也不会发生。     

Hazard evaluation of ignition sensitivity and explosion severity for three typical MH2 (M＝Mg,Ti, Zr) of energetic materials

MgH2, TiH2, and ZrH2 are three typical metal hydrides that have been gradually applied to composite explosives and propellants as additives in recent years. To evaluate ignition sensitivity and explosion severity, the Hartmann device and spherical pressure vessel were used to test ignition energy and ex-plosion pressure, respectively. The results showed that the ignition sensitivity of ZrH2, TiH2 and MgH2 gradually increased. When the concentration of MgH2 is 83.0 g/m3 in Hartmann device, the ignition energy attained a minimum of 10.0 mJ. The explosion pressure of MgH2 were 1.44 times and 1.76 times that of TiH2 and ZrH2, respectively, and the explosion pressure rising rate were 3.97 times and 9.96 times that of TiH2 and ZrH2, respectively, through the spherical pressure vessel. It indicated that the reaction reactivity and reaction rate of MgH2 were higher than that of TiH2 and ZrH2. In addition, to conduct in-depth theoretical analysis of ignition sensitivity and explosion severity, gas production and combus-tion heat per unit mass of ZrH2, TiH2 and MgH2 were tested by mercury manometer and oxygen bomb calorimetry. The experimental results revealed that MgH2 had a relatively high gas production per unit mass (5.15 mL/g), while TiH2 and ZrH2 both had a gas production of less than 2.0 mL/g. Their thermal stability gradually increased, leading to a gradual increase in ignition energy. Furthermore, compared with theoretical combustion heat, the combustion ratio of MgH2, TiH2 and ZrH2 was more than 96.0%, with combustion heat value of 29.96, 20.94 and 12.22 MJ/kg, respectively, which was consistent with the explosion pressure and explosion severity test results.     

模拟油罐油气混合物爆炸实验与数值仿真研究

对模拟油罐内油气混合物爆炸冲击波特性进行了研究.在直径为1 m的模拟油罐中进行了油气混合物爆炸模拟实验,建立了模拟油罐油气混合物爆炸的数值仿真模型,并借助大型商业软件Fluent6.2完成了数值仿真研究.数值仿真结果与实验值较为吻合.模拟实验和数值仿真研究的结果表明:油气体积分数、罐内初始温度等决定模拟油罐油气混合物爆炸压力的大小.油罐内爆炸压力波的振荡特性对金属油罐结构来说是有害的.     

膨润土-砂混合型缓冲／回填材料液塑限试验

为研究掺砂率对高庙子膨润土一砂混合型缓冲／回填材料液塑限的影响,利用液塑限联合测定仪进行了试验研究,并运用最小二乘法对混合物液塑限试验数据进行了分析。试验结果表明膨润土一砂混合物的可塑性、液塑限值和塑性指数均随掺砂率的增大而降低。对试验结果进行分析,得到了考虑掺砂率影响的混合物液塑限经验公式。混合物的液塑限并不是随掺砂率增大成比例降低,而是液限的实测值小于理论值,塑限的实测值大于理论值。得到的不同掺砂率的膨润土一砂混合型缓冲／回填材料液塑限试验数据可为高放废物深地质处置库建设提供科学依据。     

基于伪临界值的Cache一致性协议验证方法

针对Cache一致性协议状态空间爆炸问题,提出共享集合伪临界值(Pseudo-cutoff)的概念,并以采用释放一致性模型的CC-NUMA系统为例,分析了共享数据的分布情况,推导出在一定条件下共享集合伪临界值为4的结论,有效优化了目录Cache协议状态空间,并提出了解决小概率的宽共享事件的方法.实验数据表明,基于伪临界值的协议模型优化,能够有效缩小Cache协议状态空间,加快验证速度,扩大验证规模.     

T型分支坑道对油气爆炸传播特性的影响

为研究T型分支坑道对油气爆炸传播特性的影响,通过对比实验,测定了相同初始条件下T型分支坑道和直坑道中油气混合物爆炸的火焰传播速度和爆炸波超压值。利用高速摄影仪,记录了火焰传播至T型分支坑道时的火焰阵面变化情况,并对T型分支坑道中油气混合物爆炸的传播情况进行了理论分析。结果表明：T型分支坑道对油气混合物爆炸的影响可以视为面积突扩和障碍物扰动双重作用的影响;火焰经过支坑道时,火焰阵面发生扭曲并产生皱褶,表面积增大导致火焰传播速度增大;T型分支坑道处,大量反射波和绕射波进入波后反应区,加强了气流湍流强度,并推动已燃气体回传,迅速提高了燃烧反应速度和能量释放率,起到了增大火焰传播速度和爆炸波超压值的作用。     

Effect of metal powders on explosion of fuel-air explosives with delayed secondary igniters

In order to improve the energy level of fuel air explosive(FAE) with delayed secondary igniters, high energetic metal powders were added to liquid fuels mainly composed of ether and isopropyl nitrate. Metal powders' explosive properties and reaction mechanisms in FAE were studied by high-speed video, pressure test system, and infrared thermal imager. The results show that compared with pure liquid fuels, the shock wave overpressure, maximum surface fireball temperature and high temperature duration of the mixture were significantly increased after adding high energetic metal powder. The overpressure values of the liquid-solid mixture at all measuring points were higher than that of the pure liquid fuels. And the maximum temperature of the fireball was up to 1700 ℃, which was higher than that of the pure liquid fuels. After replacing 30％of aluminum powder with boron or magnesium hydride, the shock wave pressure of the mixture was further increased. The high heat of combustion of boron and the hydrogen released by magnesium hydride could effectively increase the blast effect of the mixture. The improvement of the explosion performance of boron was better than magnesium hydride. It shows that adding high energetic metal powder to liquid fuels can effectively improve the explosion performance of FAE.