网状障碍物对半封闭空间中甲烷/氢气混合物火焰传播及爆炸超压特性的影响

《Process Safety and Environmental Protection》：Effects of mesh obstacles on flame propagation and explosion overpressure characteristics of methane/hydrogen mixtures in a semi-confined space

　　

李冉冉|马建波|刘振毅|修志豪|李明志|刘琪琪|刘长祺

摘要

在工业环境中，通风格栅、防护栏杆和网状地板非常常见，这些网状障碍物会显著影响气体爆炸过程中的火焰传播和超压演变。本研究通过数值模拟，研究了在不同轴向位置（D = 0.025–0.50?m）和障碍物堵塞率（BR = 0–0.70）条件下火焰传播特性及爆炸超压响应。当障碍物（BR = 0.36）从点火端向出口方向移动时，火焰传播速度和峰值超压先增加后减小，在中间干扰位置（D = 0.2?m）达到最大值。障碍物的轴向位置对火焰传播动态的影响非常大。在中间干扰阶段，发现了一个最佳堵塞率（BR = 0.36），在该堵塞率下，火焰前沿附近的湍流扰动得到最大增强，同时不会完全阻断主要气流通道。在早期干扰阶段（D = 0.05?m），障碍物引起的扰动强度相对较小，火焰前沿分割和火焰表面积扩大的效应不明显。在这种条件下，最高堵塞率（BR = 0.70）导致火焰传播速度和峰值超压分别比无障碍情况增加了18.65%和48.19%。这些发现为半封闭空间中的爆炸风险评估及防护结构优化提供了理论依据。