文章编号:1009-6094(2023)02-0406-10定容燃烧弹内含煤尘甲烷爆燃火焰传播特性试验研究*张延炜1，徐景德2，刘珊珊2，胡洋2，刘梦杰2(1中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院，北京100083;2华北科技学院安全工程学院，北京101601)摘要:为探究煤尘对甲烷爆燃火焰的直观影响，在定容燃烧弹(ConstantVolumeChamber，CVC)内利用激光纹影技术获取了甲烷球形火焰纹影图像及含煤尘甲烷火焰纹影图像，分析了不同体积分数甲烷火焰(6.5%、8.0%、9.5%)的不稳定性，对比了不同质量浓度煤尘(5g/m3、10g/m3、15g/m3、20g/m3、25g/m3)对甲烷火焰的影响，分析了含煤尘甲烷火焰传播机理。结果表明，定容燃烧弹内球形火焰发展经历了层流火焰、胞状不稳定火焰。煤尘对甲烷火焰的影响呈明显的阶段特性:在层流燃烧阶段，煤尘因吸热抑制火焰传播，且煤尘质量浓度越高，抑制作用越强;散布的煤尘可对火焰锋面产生扰动，使火焰加快发展为胞状不稳定火焰，且甲烷体积分数越接近化学当量比，煤尘质量浓度越高，火焰可更快发展为胞状不稳定火焰;随着化学反应速率提高，火焰温度上升，煤焦开始参与反应并增强流场自发光及反应持续时间。关键词:安全工程;甲烷火焰;煤尘;层流燃烧;胞状不稳定性;激光纹影中图分类号:X932文献标志码:ADOI:10.13637/j．issn．1009-6094.2021.1659*收稿日期:20210927作者简介:张延炜，博士研究生，从事矿井瓦斯爆炸防治技术研究，zywtime@163.com;徐景德(通信作者)，教授，博士，从事矿井瓦斯爆炸防治技术、安全生产监管与应急救援研究，xujd1430@126.com。基金项目:国家自然科学基金面上项目(51874134，51374108)0引言瓦斯(煤尘)爆炸事故仍是煤矿安全工作的重中之重，其中研究爆炸火焰演化过程及传播特性对防范事故及降低危害具有重要意义。相关研究通常使用数值模拟或试验模拟方法开展。在密闭空间内，气体或气固耦合体系点火后，火焰将以一定的速度传播，火焰传播速度由燃烧速度、火焰面积及反应区后气体膨胀所决定［1］。随着火焰的膨胀，火焰面积增大，由高温气体动力所致的湍流将进一步使反应区面积增大，若燃料充足，火焰将发展为湍流燃烧状态［23］。湍流火焰与层流火焰相比通常伴随着噪声及褶皱［1］。同时湍流燃烧所引起的空间内压力上升量将变得不可忽略，虽然这种爆炸产生的冲击波偏弱，但通常也能造成密闭空间内的大范围破坏［4］。1885年，Engler［5］最先发现将煤尘与低于爆炸下限体积分数的甲烷混合可发生爆炸。2007年，Liu等［6］第...
