长径比对甲烷/空气预混爆炸超压冲量特性影响研究

摘要

为研究不同温度及点火位置下甲烷/空气预混气体爆炸特性，在冬季和夏季条件下分别通过自主设计的甲烷/空气预混气体爆炸试验装置，开展不同长径比对多种浓度的甲烷/空气预混气体泄爆试验，系统分析了温度、长径比及浓度对预混气体爆炸的超压峰值和冲量特性产生的影响，并结合量纲分析法和数据拟合，分别分析了对超压峰值和冲量特性的主要影响因素，提出了甲烷/空气预混气体超压峰值和冲量的预测公式。研究结果表明：(1)在特定的气体浓度下超压峰值和冲量随长径比增加的变化趋势基本一致，但冬季温度条件下气体浓度7.5%时超压峰值和冲量先下降后上升再下降，而夏季温度则持续下降；冬夏季温度条件下9.5%、11.5%和13.5%时超压峰值和冲量持续下降；(2)采用量纲分析法和数据拟合，建立冬季温度条件下超压峰值与冲量关于长径比和甲烷/空气预混浓度的关系式，并将理论数据与试验结果进行对比验证，误差在15%以内，总体数据吻合度较高，验证了其可靠性，能够更直观地表达超压与冲量随长径比和气体浓度的衰减规律，实现对超压峰值、冲量的快速预测。

关键词

超压峰值 / 冲量 / 长径比 / 甲烷/空气预混 / 冬夏季温度 / 量纲分析

基金资助

国家自然科学基金重点项目(U23A20600);国家自然科学基金资助项目(52178388); 企业委托重大科研项目(H22-541)