【摘要】：構(gòu)建了含弱約束面的受限空間油氣爆炸模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對含有弱約束的受限空間油氣爆炸外部特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)獲得了容器外部不同位置處爆炸超壓隨時(shí)間的變化規(guī)律,同時(shí)利用高速攝影系統(tǒng)記錄了爆炸火焰發(fā)展變化過程。研究結(jié)果表明:(1)豎直方向和水平方向爆炸壓力隨時(shí)間變化規(guī)律均為"破膜與泄流正超壓→最大負(fù)超壓→外部爆燃正超壓→二次負(fù)超壓",豎直方向上最大爆炸壓力要略大于水平方向上的最大爆炸壓力。(2)隨著油氣濃度的增加,爆炸超壓先增大后減小,在初始油氣濃度為1.79%時(shí)爆炸超壓達(dá)到最大值。(3)隨著比例距離的增大,外部爆炸超壓呈負(fù)指數(shù)規(guī)律遞減。(4)火焰形態(tài)變化過程可分為"噴射引燃階段→卷曲變形階段→蘑菇云狀火焰階段→衰弱熄滅階段",火焰最大高度為0.85 m,最大直徑為0.6 m。
【圖文】：

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

(a)沿豎直方向的外部超壓———時(shí)間曲線(b)沿水平方向的外部超壓———時(shí)間曲線圖2外部超壓隨時(shí)間的變化曲線Fig．2Ｒelationshipcurvesoftimesandexternaloverpressure2．1．2容器外部沿水平方向超壓隨時(shí)間的變化規(guī)律容器外部沿水平方向超壓隨時(shí)間、變化規(guī)律如圖2(b)所示，從圖中可以看出，頂部含有弱約束結(jié)構(gòu)的受限空間外部沿水平方向爆炸壓力隨時(shí)間變化規(guī)律為“破膜與泄流正超壓———最大負(fù)超壓———外部爆燃正超壓———二次負(fù)超壓”。以測點(diǎn)P5為例，第一個(gè)超壓峰值所是由泄爆膜破壞和已燃?xì)怏w外泄(0．054s)共同作用所導(dǎo)致的，其數(shù)值約為2．95kPa。隨后由于大量已燃?xì)怏w外泄，使得外場密度下降，產(chǎn)生最大負(fù)超壓，大小約為－3．9kPa。隨后外部油氣被引燃后產(chǎn)生外部爆燃超壓Pext，大小為5．38kPa(0．060s)。當(dāng)外部爆燃發(fā)生后，由外部爆燃所產(chǎn)生的低密度燃燒產(chǎn)物在爆炸熱流的推動(dòng)下擴(kuò)散稀釋，外部氣體處于低密度狀態(tài)，，外部爆燃帶來的熱量損失也使得溫度下降，從而誘導(dǎo)二次負(fù)超壓Psecneg的形成，大小為－1．404kPa。2．1．3容器外部不同位置爆炸超壓峰值差異性及機(jī)理分析表2給出了外部不同測點(diǎn)處超壓峰值的變化情況，從表2中可以看出，容器外部不同位置處爆炸超壓峰值行為具有明顯的差異性，其主要差異性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:①沿豎直方向上的超壓峰值要高于沿水平方向上的超壓峰值:對于破膜泄流超壓Pbrust/fv，P1和P5的壓力值分別為3．05kPa和2．96kPa;對于外部爆炸超壓Pext，P1和P5的壓力值分別為8．53kPa和5．35kPa。②對于最大負(fù)超壓Pneg，近場位置處豎直方向壓力值要大于水平方向壓力值(P1和P5分別為－3．34kPa和－3．96kPa)，遠(yuǎn)場位置處豎直方向壓力值要大于水平方向壓力值(P4和P8分別為－0．6

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