惰性气体和水蒸气对长直空间燃气爆炸超压及其振荡的抑制作用
2021-10-20王森佩
高压物理学报 2021年5期
刘 洋,李 展,方 秦,王森佩,陈 力
(1. 陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏 南京 210007;2. 东南大学爆炸安全防护教育部工程研究中心,江苏 南京 211189)
长直空间具有横截面尺寸小、长度尺寸远大于截面尺寸、泄爆面积有限等特点,常见于煤矿巷道、隧道洞库、管涵暗渠、城市综合管廊等。在煤矿采挖、隧道施工以及油气管道输运过程中存在燃气泄漏的可能,泄漏的燃气在长直空间内与空气混合后遇点火源极易引发爆炸,进而造成人员伤亡和财产损失。近年来相关事故时有发生,例如:2013 年青岛排水暗渠油气爆炸,2015 年成都洛带古镇隧道瓦斯爆炸,2016 年重庆金山沟煤矿瓦斯爆炸等。燃气爆炸产生的压力波是造成人员及结构损害的主要原因之一[1-2],有学者发现特定条件下长直空间燃气爆炸存在明显的超压振荡现象[3-8],而超压振荡将引起荷载峰值及升压速率的明显升高[9-10]、流场湍流程度增强[11],并可能造成结构高温蠕变[3]以及引发结构共振[12],从而进一步加剧爆炸对人员和结构的危害。考虑到长直空间燃气爆炸事故可能造成的严重后果,开展爆炸超压及其振荡抑制措施研究十分必要。
Xing 等[12]利用长度为2 m 的圆管进行了甲烷/空气爆炸实验,发现CH4的体积分数为9.5%~12.0%时,密闭管道爆炸出现了剧烈的压力振荡;朱传杰等[13-14]通过实验和数值模拟(AutoReaGas)研究了不同尺寸密闭方管内CH4/空气爆炸超压的振荡特性,认为超压的振荡是压力波在管道两端产生反射的结果;……
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