惰性气体对氢氧爆轰特性的影响规律

为了减小氢氧爆轰激波管产生的高温高压高速膨胀气流对反应室的侵蚀作用,提高激波管安全性,更好地利用爆轰驱动能力,需要对反应室内流场进行优化设计.借助Fluent软件,基于压力基PISO算法和标准K-ε湍流模型,采用氢氧19步基元反应模型和Peng-Robinson真实气体状态方程,对中高压条件下反应室内氢氧爆轰的形成与发展过程进行了数值模拟,研究了反应室内惰性气体组分及配比、初压等因素对流场特性的影响.结果表明:不同的惰性气体对爆轰参数有不同的影响;在0.2 MPa,298 K初始条件下,混合气体内增加氮气的体积分数可以降低爆温,氩气有助于降低爆速,而氦气会提高爆压和爆速;高含量的氩气和氦气可以使氢氧正常爆轰,但氮气体积分数达到62.5％时较难爆轰,在70％时氢氧爆轰过程无法形成.在0.1～1 MPa范围内,对2H2∶O2∶7Ar混合气体,爆轰压力与初压成正比例关系.在298～373 K范围内,保持2H2∶O2∶5N2混合气体初压为0.2 MPa,初温增加至323 K时,化学反应速率加快使爆压和爆温升高,之后提高初温,单位体积反应物浓度下降使爆压和爆温下降.     

爆炸形成过程中火焰加速的试验研究

为预防和控制工业爆炸事故,并为脉冲爆轰发动机的研究提供理论指导,分析火焰加速导致的燃烧转爆轰过程的影响因素。采用爆轰管探讨障碍物的阻塞比、混合物的组成、初始压力和点火能等4个因素对爆炸性气体火焰速度和爆轰压力的影响规律。试验结果表明:障碍物的存在能大大提高火焰速度和爆轰压力;爆轰压力随管内障碍物阻塞比的增大先变大后减小,并在阻塞比为0.498,燃料种类为天然气,化学当量比为1时达到最大;爆轰压力还随混合气体初始压力的增大和点火能的提高而增大。选择适宜的条件可大大提高火焰加速速率,促进燃烧向爆轰过程转变。     

温压炸药弹内爆轰特性试验研究

研究温压炸药爆炸初期弹内爆炸波作用过程,可以进一步分析温压炸药分散爆轰的作用机理,为温压炸药武器设计和系统优化提供可靠依据.设计了用测时法研究温压炸药爆轰波传播速度的试验装置,并用探针对相同组分和密度条件下、温压战斗部弹内爆炸初期的爆炸作用过程进行了对比试验,记录了触发时间信号,计算并分析了温压炸药弹内爆炸波的传播特性,得到了波阵面与弹径方向夹角α的变化规律.试验结果表明,温压炸药的爆轰波传播速度为4.632km/s,其弹内爆轰波的传播特性与中心高能分散药的爆轰波有密切联系,通过合理设计弹体结构和比药量,可以实现温压炸药的分散爆轰,提高温压炸药的爆炸威力.     

丁烷与空气混合物的爆炸性能测定

在不同条件下,对丁烷与空气混合物进行爆炸实验,由微机数采测试系统测定其爆炸参数（爆轰波压力、爆轰波传播速度等）、爆轰极限以及当其形成爆轰时所需的临界起爆能。通过实验测定,为评价丁烷与空气混合物的安全性能提供重要依据     

工业粉尘“二次爆炸”过程研究

开展了工业粉尘“二次爆炸”过程实验室研究工作。对玉米淀粉、小麦粉等粮食粉尘进行了研究，得到了“二次爆炸”发展过程以及最后形成的爆轰波特性，还进一步研究了粉尘层冲击波卷扬过程和分析讨论了粉尘“二次爆炸”过程的影响因素。     

大长径比油气管道空间爆炸事故分析——以中国石油新疆油田分公司"8·7"稠油热采井口爆炸事故为例

为分析大长径比管道内气体爆炸事故的原因,以新疆克拉玛依油田克浅10井区"8·7"23123井口爆炸事故为例,进行物理爆炸和化学爆炸的理论计算,并分析井口爆炸事故过程.物理爆炸计算与分析表明,爆炸可产生的压力为18.46 MPa,小于采油(气)井口装置105 MPa的爆破压力,因此,该爆炸不属于蒸汽过热引起的物理爆炸.化学爆炸计算表明,油管内发生化学爆炸产生的高温达到2 666.7 ℃,可以使钢材强度受到破坏;化学爆炸的爆轰压力为122.4 MPa,大于井口装置能承受的爆破压力,说明是化学爆炸产生的爆轰压力摧毁了井口装置.计算与分析的结果可以为防止类似事故的发生提供参考.     

温度梯度影响爆燃转爆轰的数值模拟

采用一维带真实化学反应的Navier-Stokes方程对温度梯度影响爆燃转爆轰的过程进行了数值模拟。结果表明，点火温度的不均匀性对可燃预混气的燃烧模式有显著影响。在零温度梯度条件下，点火初期呈可燃气等容爆炸现象，随后发展为火焰传播；在小温度梯度下，点火后会导致爆轰形成，但很快衰减为爆燃过程；当温度梯度增加到合适值时，点火燃烧后可形成过驱爆轰并最终称为稳定爆轰状态；而温度梯度过大时，仅呈现正常火焰传播状态。不同温度梯度可以导致燃烧化学反应放热与热传导之间的竞争，因而形成了不同的燃烧模式。上述研究对实际过程中爆轰形成现象的防治有着一定的理论意义。     

煤气化装置水煤浆管线爆炸事故调查分析

在事故调查的基础上,对某公司煤气化装置水煤浆管线爆炸事故的发生过程、原因进行了剖析,对事故各阶段的关键参数进行了工艺计算,利用爆轰理论得出水煤浆管线爆炸的机理,并从材料力学角度,对爆炸压力进行核算,对爆炸机理予以印证.最后,根据分析结果,从设计角度提出了防止事故重复发生的技术措施,为本质安全设计提供依据.     

油气井用安全避爆点火装置可靠性研究

目的 解决石油开采电缆射孔工艺中雷管存在的早爆风险给井场带来的安全隐患。方法 设计油气井用安全避爆点火装置,选用高安全性大电流雷管,采用电路隔离、传爆序列隔离设计方案,对装置内的压缩弹簧进行选型设计与分析,并完成该装置的保险解除及复位模拟试验。结果 所设计的安全避爆点火装置,使用截径5 mm规格的弹簧能满足压力导通要求,以及泄压后弹簧克服蠕变性能损失使装置切换为安全状态的要求,确保了施工状态与未施工状态下的管柱安全性。结论 该装置应用于电缆射孔作业中,提高了施工可靠性,同时可确保现场作业人员的安全。     

可膨胀石墨瞬时膨化模型及理论计算

根据基础爆轰波模型,结合燃爆剂和可膨胀石墨混合物的反应特点,提出了较为可行的可膨胀石墨瞬时膨化模型,并利用能量守恒定律、气体等熵膨胀方程、燃爆和膨化反应方程,对膨化完成后产物的热力学参数进行理论求解,为研究膨胀石墨扩散奠定了基础.