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

摘要

长直空间燃气爆炸超压及其振荡将对人员和结构安全产生不利影响.为减轻燃气爆炸危害,基于CFD软件FLACS建立了长直管道空间燃气爆炸数值模型,并对模型进行了验证.利用已验证的数值模型,研究了添加不同体积分数CO2、N2和水蒸气的化学当量比CH4/空气混合气体的爆炸,讨论了惰性气体和水蒸气的体积分数对爆炸超压及其振荡的影响,并对比了3种气体的抑爆效果.结果表明:CO2、水蒸气和N2的体积分数每增加10％,密闭管道气体爆炸的最终超压将分别下降81、47、65 kPa,尾端泄爆管道分别下降24、25、20 kPa,3种气体的体积分数分别为25％、26％、30％时,爆炸被完全抑制;CO2、水蒸气和N2均能有效抑制爆炸超压的振荡,压力振幅和压力振荡频率均随添加气体体积分数的增加而减小;CO2对爆炸超压及其振荡的抑制效果最好,水蒸气次之,N2最弱,这与3种气体的物理特性及其抑爆机理的差异有关.