【摘要】：可燃?xì)怏w爆炸嚴(yán)重威脅工業(yè)生產(chǎn)安全。高度敏感氣體在受限空間內(nèi)被引燃,極有可能引發(fā)爆轟并瞬間摧毀設(shè)備與財(cái)產(chǎn)。初始條件與邊界條件是事故前預(yù)測(cè)與評(píng)估爆轟可能性的重要手段。現(xiàn)有研究表明：擾動(dòng)對(duì)爆轟波的發(fā)展、演化及失效有顯著影響。然而,以多層聚丙烯薄膜為代表的柔性材料作為管道內(nèi)迎面擾動(dòng)時(shí)對(duì)爆轟波傳播的影響還未被理解。深入研究該規(guī)律,對(duì)爆轟災(zāi)害防治及基于爆轟波的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義�；诖�,本文使用聚丙烯薄膜作為迎面擾動(dòng)(阻塞率為1.0),獨(dú)立設(shè)計(jì)并搭建了管道內(nèi)氣相爆轟實(shí)驗(yàn)平臺(tái),系統(tǒng)研究了爆轟波在迎面擾動(dòng)前后的傳播特性,主要工作與結(jié)論如下：(1) 研究了C_2H_2+2.50_2+nAr預(yù)混氣體在無(wú)擾動(dòng)管道內(nèi)爆轟波傳播的速度特性與胞格結(jié)構(gòu),評(píng)價(jià)了一維氣相爆轟理論的使用條件。在不同初始?jí)毫?Po=10-50kPa)與不同氬氣稀釋濃度(n=0～80%)下,C_2H_2+2.50_2+nAr爆轟波在管道內(nèi)以穩(wěn)態(tài)傳播,傳播速度略小于C-J理論爆轟速度VCJ。隨著氬氣稀釋濃度n上升,爆轟波傳播速度下降；初始?jí)毫ι仙?爆轟波傳播速度上升,但幅度較小。分析了穩(wěn)態(tài)氣體與非穩(wěn)態(tài)氣體的具體差異,獲得了穩(wěn)態(tài)氣體ZND胞格結(jié)構(gòu)。依據(jù)CJ理論計(jì)算得到的爆轟波傳播速度與實(shí)驗(yàn)值的誤差小于10%；使用爆轟波傳播速度的簡(jiǎn)化算法可以精確估算穩(wěn)態(tài)氣體爆轟波在一維管道內(nèi)的傳播速度。(2)分析了以聚丙烯薄膜為材料的柔性擾動(dòng)對(duì)爆轟波傳播特性的影響規(guī)律及其作用機(jī)制。獲得穩(wěn)態(tài)式爆轟波穿過(guò)擾動(dòng)后的兩種傳播形式：初始?jí)毫^低或氬氣稀釋濃度較高(Po40 kPa,n50%)時(shí),爆轟波解耦失效；初始?jí)毫^高或氬氣稀釋濃度較低(PO芝≥kPa,n≤50%)時(shí),爆轟波速度虧損。分析發(fā)現(xiàn),前導(dǎo)激波在柔性材料上的作用機(jī)制為：激波使聚丙烯薄膜破碎后,沿反射波方向的流動(dòng)擴(kuò)張導(dǎo)致爆轟波衰減：當(dāng)在聚丙烯薄膜上的激波繞射現(xiàn)象處于主導(dǎo)時(shí),爆轟波將以速度虧損形式出現(xiàn)；當(dāng)在聚丙烯薄膜上的激波反射現(xiàn)象處于主導(dǎo)時(shí),爆轟波將以爆轟失效形式出現(xiàn)。(3)完成了擾動(dòng)后以速度虧損或爆轟失效的可燃?xì)怏w加速與轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn),分析了爆轟波低速傳播與失效傳播規(guī)律,獲得了受柔性擾動(dòng)控制的低速傳播或失效傳播距離。以低速傳播的爆轟波失去三波結(jié)構(gòu),其擾動(dòng)控制距離約為37.5mm至50 mm。失效傳播的爆轟波激波衰減為膨脹波,爆燃轉(zhuǎn)爆轟轉(zhuǎn)變距離與轉(zhuǎn)變時(shí)間隨初始?jí)毫档投龃�；隨氬氣稀釋濃度上升而降低,但轉(zhuǎn)變距離降幅有限。擾動(dòng)對(duì)爆轟失效的作用范圍大于爆燃轉(zhuǎn)爆轟轉(zhuǎn)變距離,小于爆燃發(fā)展至穩(wěn)態(tài)傳播距離。低速爆轟與失效爆轟經(jīng)歷短暫的過(guò)驅(qū)爆轟過(guò)程后,再次發(fā)展至穩(wěn)態(tài)式爆轟�；诒疚难芯�?jī)?nèi)容,穩(wěn)態(tài)式爆轟波通過(guò)擾動(dòng)傳播過(guò)程分為三個(gè)階段：a.自持傳播階段；b.低速傳播或失效傳播階段；c.過(guò)驅(qū)爆轟階段。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ560.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊e，

本文編號(hào)：2709140