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摘要
为了探明瓦斯/煤尘耦合爆炸灾害强化的产生机制,采用20 L球、高速纹影和PIV对瓦斯/煤尘爆炸初期复合火焰加速特性、压力变化进行了实验研究,并对其爆炸瞬间的流场特征进行了分析。结果表明:相比甲烷/空气爆炸,同一甲烷浓度下,瓦斯/煤尘爆炸初期火焰传播速度稍有降低,焰胞状结构减少,火焰上浮现象几乎消失;马克斯坦长度随甲烷浓度的增大而减小且均为正值,表明爆炸初期复合火焰发展趋于稳定,有利于煤尘粒子参与燃烧反应。甲烷浓度接近最佳当量浓度、煤尘粒径越小或煤尘质量浓度增加接近最佳浓度时能诱发复合火焰加速,导致爆炸威力增强。低浓度瓦斯/煤尘复合体系对煤尘质量浓度的提高更敏感,而随着煤尘浓度的增大,甲烷浓度对瓦斯/煤尘复合体系的影响逐渐降低。初始爆炸强度对瓦斯/煤尘复合体系有重要影响。9%瓦斯/煤尘爆炸体系由于初始爆炸强度高,复合火焰中心负压使多数煤尘粒子做向心运动,火焰前锋周围聚集了大量煤尘粒子,同时在火焰前锋周围形成的大量方向相反的大涡量旋涡,促进了煤尘表面与氧气的快速接触,加剧了燃烧反应。研究结果将为瓦斯/煤尘耦合爆炸灾害防治提供指导。
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