趙煥娟,J.H.S.Lee,張英華,錢新明,嚴(yán)屹然

(1.北京科技大學(xué)教育部金屬礦山高效開采與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100083; 2.Mechanical Engineering Department,McGill University,Montreal,Quebec,Canada H3A 2K6; 3.北京理工大學(xué)爆炸科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100081)

邊界條件對(duì)甲烷預(yù)混氣爆轟特性的影響*

趙煥娟1,J.H.S.Lee2,張英華1,錢新明3,嚴(yán)屹然1

(1.北京科技大學(xué)教育部金屬礦山高效開采與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100083; 2.Mechanical Engineering Department,McGill University,Montreal,Quebec,Canada H3A 2K6; 3.北京理工大學(xué)爆炸科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100081)

通過實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)字化處理研究了邊界條件對(duì)CH4預(yù)混氣體爆轟特性的影響。在內(nèi)徑為63.5、50.8 mm圓柱形管道及長方體管道進(jìn)行爆轟實(shí)驗(yàn),得到胞格結(jié)構(gòu)和爆轟速度曲線。煙膜數(shù)字化處理量化了預(yù)混氣體的爆轟不穩(wěn)定性,并計(jì)算出胞格尺寸。3種管道內(nèi)測得的平均爆轟速度與CJ速度接近,邊界條件的影響不明顯。分析爆轟速度曲線發(fā)現(xiàn),極限壓力受到邊界條件的影響,?50.8和?63.5 mm管道內(nèi)預(yù)混氣的極限壓力分別為5和4.05 kPa,即隨著管徑增大,爆轟極限壓力降低。數(shù)字化處理所得不同管道內(nèi)煙膜軌跡的不規(guī)則程度無明顯差別,因此可以認(rèn)為不穩(wěn)定性是預(yù)混氣固有的性質(zhì)。在相同爆轟初始?jí)毫ο?管徑增大,胞格數(shù)量變多,表明爆轟傳播時(shí)爆轟螺旋頭數(shù)增多以維持傳播。

爆轟實(shí)驗(yàn);甲烷預(yù)混氣;邊界條件;爆轟極限;數(shù)字化處理;胞格尺寸

爆轟波通過其前導(dǎo)激波壓縮可燃?xì)怏w實(shí)現(xiàn)自燃點(diǎn)火,并借助燃燒釋放的化學(xué)能實(shí)現(xiàn)自持傳播,維持穩(wěn)定的激波強(qiáng)度,在可燃預(yù)混氣體中以超聲速或高超聲速傳播。爆轟波這種能夠自持燃燒的特性給許多存在可燃?xì)怏w的場所帶來了嚴(yán)重的安全隱患,所以對(duì)爆轟特性及防護(hù)技術(shù)的研究在目前仍然是一個(gè)非常重要的研究課題[1]。

雖然常規(guī)研究中很少考慮爆轟,但是,安全領(lǐng)域不可避免地涉及各種爆燃形態(tài),有些事故僅用普通燃爆理論是無法解釋的。例如20世紀(jì)50年代美國新墨西哥州Albuquerque發(fā)生的一起爆炸事故以及2014年西安某航天研究所的爆炸事故,事故后所有炸裂的碎片都很小,超壓非常大。自主傳播的爆燃波本質(zhì)上是不穩(wěn)定的,存在著很多不穩(wěn)定機(jī)制可以使得反應(yīng)面變成湍流,從而增加爆燃波傳播速度。因此,自持傳播的爆燃波會(huì)不斷加速,只要邊界條件允許,將突然向爆轟轉(zhuǎn)變。在不同的初始和邊界條件下會(huì)出現(xiàn)不同類型的燃燒波,爆轟的形成是很多嚴(yán)重爆炸事故的重要原因之一。

爆轟胞格結(jié)構(gòu)受邊界條件影響,與爆轟極限、爆轟速度、爆轟不穩(wěn)定性等研究聯(lián)系密切。因此,爆轟胞格結(jié)構(gòu)是氣相爆轟機(jī)理研究的基礎(chǔ),可以用于表征氣相爆轟的動(dòng)力學(xué)特征,在安全領(lǐng)域也是研究事故發(fā)生和發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容。爆轟機(jī)理是國際上現(xiàn)在公認(rèn)的難題之一,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),初始條件和邊界條件對(duì)爆轟波的傳播有很大的影響,爆轟波的傳播強(qiáng)烈依賴于壁面條件,邊界在爆轟傳播過程中可以起到有利或不利的作用。邊界層更為重要的作用也許是對(duì)爆轟波面不穩(wěn)定性的影響。G.B.Kistiakowsky等[2-3]通過分析大量的數(shù)據(jù)得出了爆轟速度與管徑的依賴關(guān)系,結(jié)果顯示,邊界條件(受限壁面)的突然變化能夠明顯破壞爆轟傳播機(jī)制。J.H.S.Lee[4]指出,根據(jù)爆轟是否穩(wěn)定,存在著兩種熄爆機(jī)制:穩(wěn)定爆轟的爆轟結(jié)構(gòu)可以通過ZND模型描述,橫波在爆轟傳播中的作用可以忽略;相反,對(duì)于不穩(wěn)定爆轟,橫波則起到了決定性作用。三波點(diǎn)所形成胞格結(jié)構(gòu)的量化研究在爆轟傳播研究中非常重要,是分析邊界條件對(duì)爆轟傳播影響不可忽視的方面。最近,在胞格形成機(jī)理及其規(guī)律的研究方面取得了重大進(jìn)展[5-12]。

許多學(xué)者采用煙膜研究邊界條件對(duì)爆轟傳播的影響,此時(shí),煙膜記錄的胞格結(jié)構(gòu)是研究爆轟現(xiàn)象的關(guān)鍵[13-14]。然而,實(shí)驗(yàn)中獲得的軌跡不是直線,為了解釋該現(xiàn)象并選擇“代表軌跡間距”的數(shù)據(jù),就需要相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)。另外,國內(nèi)學(xué)者也對(duì)氣相規(guī)則胞格爆轟波的起爆與傳播進(jìn)行了研究[15-17]。作為典型不穩(wěn)定爆轟氣體,CH4+2O2爆轟初始?jí)毫O限較高,CH4是一種不敏感、不穩(wěn)定氣體,在實(shí)驗(yàn)過程中需要十分精確地操作以避免影響不規(guī)則度的分析,因此,目前為止少見有針對(duì)CH4的研究。

本文中,首先采用兩種不同管徑(為達(dá)到細(xì)致研究的效果,兩種管徑差別控制在25%)的圓形截面光滑管來研究CH4+2O2預(yù)混氣的爆轟速度、爆轟不穩(wěn)定程度,確定CH4+2O2預(yù)混氣的性質(zhì);然后采用小尺寸類巷道的長方體管道進(jìn)行爆轟實(shí)驗(yàn),獲得CH4+2O2預(yù)混氣的速度及壓力變化特征,分析不同邊界條件下,CH4+2O2預(yù)混氣的爆轟不穩(wěn)定性、胞格變化及速度等。

1 管道內(nèi)CH4+2 O2預(yù)混氣爆轟實(shí)驗(yàn)

1.1 ?50.8mm圓形截面管道中CH4+2O2預(yù)混氣爆轟實(shí)驗(yàn)

1.1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

圖1中金屬引爆管長1 010 mm,實(shí)驗(yàn)段為透明的高強(qiáng)度塑料管,管段間通過法蘭聯(lián)接,法蘭內(nèi)部有橡膠密封圈。所有的預(yù)混氣已預(yù)先制備,并確保均勻混合。在金屬引爆管內(nèi)充C2H2+O2(采用化學(xué)計(jì)量配比),用于促進(jìn)實(shí)驗(yàn)段爆轟的發(fā)生。管道后端放入1 m長煙膜,依初始?jí)毫x用煙膜厚度。在實(shí)驗(yàn)段管子外壁固定處裝有光纖,可以感知爆轟傳播面的光,傳輸信號(hào)到數(shù)據(jù)盒。金屬引爆管接存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)氣的小金屬管。在小型金屬管與實(shí)驗(yàn)管道不連通的情況下,在實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)充滿預(yù)混氣(壓力為p1),在小型金屬管內(nèi)充驅(qū)動(dòng)氣(壓力為p2),然后將小型金屬管內(nèi)驅(qū)動(dòng)氣快速平穩(wěn)地放到實(shí)驗(yàn)管道內(nèi),以免由于C2H2+O2過多而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。小型金屬管與實(shí)驗(yàn)管道連通后,兩個(gè)管道內(nèi)壓力均變成pinitial,pinitial即為實(shí)驗(yàn)初始?jí)毫?。利用等容條件計(jì)算所需要使用的驅(qū)動(dòng)氣及CH4+2O2預(yù)混氣分壓,計(jì)算后校核以獲得精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)初始?jí)毫?計(jì)算公式如下:

式中:p1為實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)預(yù)混氣的壓力;p2為小型金屬管內(nèi)驅(qū)動(dòng)氣的壓力;V1為實(shí)驗(yàn)管道及連通通路體積;V2為小型金屬管及連通通路體積;V0為驅(qū)動(dòng)氣在實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)的體積,甲烷氣引爆需要長度為6～8個(gè)實(shí)驗(yàn)管道直徑的驅(qū)動(dòng)氣;γ為比熱比,取為1.4。

圖1 ?50.8 mm爆轟管道結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 Detonation tube structure with inner diameter of 50.8 mm

1.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

煙膜記錄了螺旋爆轟結(jié)構(gòu),取管道內(nèi)CH4+2O2初始?jí)毫? k Pa時(shí)出現(xiàn)的單頭螺旋以及初始?jí)毫?.25、10、13和19 kPa時(shí)的穩(wěn)定爆轟為例,分析煙膜掃描后圖片可知(見圖2):隨著初始?jí)毫Φ脑龃?煙膜上的胞格尺寸減小;CH4+2O2的單頭螺旋表現(xiàn)出比較彎曲的軌跡,并且反應(yīng)區(qū)留下的軌跡時(shí)寬時(shí)窄,極不穩(wěn)定。

圖2 ?50.8 mm管道內(nèi)CH4+2O2預(yù)混氣不同初始?jí)毫ο卤Z煙膜Fig.2 Smoked foils of premixed CH4+2O2in tube with inner diameter of 50.8 mm

由“Chemical Equilibrium Analysis”程序計(jì)算出不同邊界條件下的CJ爆轟速度,通過示波器上爆轟波到達(dá)的時(shí)間與固定光纖的位置,計(jì)算出每一處的平均速度。不同起爆壓力下的爆轟平均速度與CJ爆轟速度比見圖3。

CH4+2O2形成的爆轟軌跡十分不規(guī)則,是爆轟十分不穩(wěn)定的氣體。在起爆壓力低于5 kPa時(shí),不能起爆;高于5 k Pa時(shí),才能獲得穩(wěn)定的爆轟傳播結(jié)果,此時(shí)得到的平均爆轟波傳播速度應(yīng)當(dāng)靠近CJ爆轟速度。爆轟初始?jí)毫? k Pa的煙膜為極限狀態(tài)附近才能出現(xiàn)的單頭螺旋;且起爆壓力低于5 kPa時(shí),在起爆段形成的爆轟會(huì)轉(zhuǎn)為爆燃,速度會(huì)陡降,因此該管道爆轟極限在5 kPa左右。

1.2 ?63.5mm圓形截面管道中CH4+2O2預(yù)混氣爆轟實(shí)驗(yàn)

1.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

鋼質(zhì)起爆管內(nèi)徑為63.5 mm,見圖4。使用C2H2+O2點(diǎn)燃測試端預(yù)混氣,實(shí)驗(yàn)段裝有離子探針,探測爆轟面的陰陽離子變化。探針在管壁內(nèi)探出1 mm之內(nèi),以免干涉爆轟波的傳播。探針感知的信號(hào)將被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)盒。

1.2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖5為取出煙膜并噴涂保護(hù)漆后掃描得到的圖片。爆轟速度曲線如圖6所示。

圖3 不同初始?jí)毫ο?50.8 mm管道內(nèi)CH4+2O2爆轟速度曲線Fig.3 Velocity curves of premixed CH4+2O2in?50.8 mm tube at different initial pressures

圖4 ?63.5 mm爆轟管道結(jié)構(gòu)簡圖Fig.4 Detonation tube structure with inner diameter of 63.5 mm

圖5 ?63.5 mm管道內(nèi)CH4+2O2預(yù)混氣不同初始?jí)毫ο卤Z煙膜Fig.5 Smoked foils of premixed CH4+2O2in tube with inner diameter of 63.5 mm

由圖6可知,當(dāng)初始?jí)毫?.33～2.55 k Pa時(shí),速度曲線在距離起爆點(diǎn)2.5 m左右出現(xiàn)驟變,這可能是由于發(fā)生了過驅(qū)爆轟。在3.4 m以后,當(dāng)起爆壓力低于4.05 k Pa時(shí),爆轟失敗;高于4.05 k Pa時(shí),則獲得穩(wěn)定的爆轟傳播果。同時(shí),爆轟初始?jí)毫?.05 k Pa形成單頭螺旋,因此該管道爆轟極限約為4.05 kPa。極限爆轟壓力受管徑影響,但是一旦形成穩(wěn)定傳播的爆轟,邊界條件(管徑)對(duì)爆轟速度的影響卻不明顯。對(duì)比管徑?50.8 mm和?63.5 mm管道內(nèi)部爆轟軌跡發(fā)現(xiàn):對(duì)于很不穩(wěn)定的CH4+ 2O2預(yù)混氣,隨著管徑的增大,起爆極限壓力降低,爆轟極限變寬;并且形成穩(wěn)定爆轟后,初始?jí)毫Υ_定條件下,內(nèi)部管壁記錄的軌跡胞格尺寸隨著管徑增大而減小。

圖6 不同初始?jí)毫ο?63.5 mm管道內(nèi)CH4+2O2爆轟速度曲線Fig.6 Velocity curves of premixed CH4+2O2in?63.5 mm tube at different initial pressures

1.3 矩形截面管道中CH4+2O2預(yù)混氣爆轟實(shí)驗(yàn)

1.3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

圖7為小尺寸長方體實(shí)驗(yàn)管道。該爆轟通道由兩塊鋼板及中間挖空的鋁合金板構(gòu)成,合金板兩側(cè)開槽,槽內(nèi)安裝密封橡膠圈,3塊板合并時(shí)在外側(cè)均勻加緊以達(dá)到合格的密封效果。合金板外側(cè)打孔,通過裝有密封橡膠圈的螺栓塞子將兩個(gè)壓力傳感器安裝于孔內(nèi)。兩個(gè)傳感器的間距ΔL=20.4 cm,測量所得波形的波峰距離為Δt。在實(shí)驗(yàn)段管子的后端壁面處放入煙膜。

1.3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖8為取出煙膜并噴涂保護(hù)漆后掃描得到的圖片。實(shí)驗(yàn)測得的爆轟速度如圖9所示,其中前3次實(shí)驗(yàn)的初始?jí)毫? kPa,后2次實(shí)驗(yàn)的初始?jí)毫?0 kPa?？梢钥闯?爆轟速度均在vcj附近。

圖7 矩形截面管道設(shè)計(jì)圖Fig.7 Structure diagram of the rectangle tube

圖8 矩形截面管道內(nèi)CH4+2O2爆轟煙膜Fig.8 Smoked foils of premixed CH4+2O2in the rectangle tube

在實(shí)驗(yàn)所涉及的3種光滑管內(nèi),爆轟極限均強(qiáng)烈依賴于邊界條件,但是爆轟速度卻不會(huì)因邊界條件不同而產(chǎn)生很大的區(qū)別。爆轟速度對(duì)于管徑的依賴關(guān)系主要是由于管壁造成的,隨著管徑的減小,壁面效應(yīng)逐漸增強(qiáng),混合物中的爆轟傳播速度降低。兩種圓管的爆轟初始?jí)毫O限有差別,原因可能與形成螺旋爆轟的原理有關(guān),即兩種圓形管道內(nèi)形成一個(gè)胞格所需的能量不同,內(nèi)徑越大,爆轟初始?jí)毫O限越低。綜上所述,邊界條件在爆轟傳播過程中起著重要的作用,尤其是在爆轟極限附近。

螺旋爆轟一般只能在有限管徑的管道內(nèi)產(chǎn)生,邊界條件(管徑)的作用可能與氣體性質(zhì)有關(guān),氣體可以承受壓力但不太能夠承受剪力,綜合管壁起到的作用,才形成螺旋爆轟。管道內(nèi)螺旋爆轟結(jié)構(gòu)存在大于半個(gè)胞格才能傳播,所以管徑越大,爆轟極限越低。當(dāng)管徑大到一定程度時(shí),爆轟初始?jí)毫O限下的胞格尺寸無法容納于管道中,因此將不能出現(xiàn)單頭螺旋或螺旋爆轟。

圖9 矩形截面管道內(nèi)CH4+2O2預(yù)混氣爆轟速度Fig.9 Velocity of premixed CH4+2O2in the rectangle tube

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 煙膜數(shù)字化處理

使用Photoshop軟件描畫煙膜軌跡得到初始?jí)毫?3 kPa條件下,?50.8 mm和?63.5 mm管道內(nèi)的煙膜軌跡線如圖10和圖11所示。可以看出,軌跡線可分為兩個(gè)方向:軌跡與傳播方向夾角的角度在0°～90°范圍的稱為“右旋波”(θ+),在-90°～0°范圍的稱為“左旋波”(θ-)。

取一條垂直線在“左旋”或“右旋”軌跡上運(yùn)動(dòng),當(dāng)垂直線碰到軌跡線時(shí),像素發(fā)生突變,記錄下該像素點(diǎn)的位置并令其取值為“1”,其他的像素點(diǎn)值則記為“0”。通過以上處理,圖10和圖11中所有像素均被離散數(shù)值化,軌跡圖即轉(zhuǎn)化為離散函數(shù)。通過該離散函數(shù)可以直接計(jì)算軌跡間距,即相鄰兩個(gè)取值為“1”像素點(diǎn)之間的距離,計(jì)算過程中需要注意像素值與實(shí)際尺寸的換算。

圖10 ?50.8 mm管道內(nèi)煙膜軌跡線Fig.10 Trajectory in two sets in tube with inner diameter of 50.8 mm

圖11 ?63.5 mm管道內(nèi)煙膜軌跡線Fig.11 Trajectory in two sets in tube with inner diameter of 63.5 mm

2.2 軌跡間距柱狀圖

在軌跡圖上畫一條豎線,記錄下豎線與軌跡的交點(diǎn)坐標(biāo),那么一條豎線上相鄰交點(diǎn)的距離就是軌跡間距。實(shí)際的軌跡總是因?yàn)橄嗷ジ缮娴仍蚨鴱澢?軌跡間距是一個(gè)范圍,該范圍及分布情況與爆轟穩(wěn)定度有關(guān)。如圖12和圖13所示,為比較間距數(shù)據(jù)之間的差別,嘗試不同間距尺寸后,將軌跡間距數(shù)據(jù)每5 mm定為一個(gè)統(tǒng)計(jì)區(qū)間,在不同統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)有不同比率的軌道間距數(shù)據(jù),柱子的高低和分布情況即反映了軌跡間距的不規(guī)則程度。從圖12和圖13中可以看出:在同一初始?jí)毫l件下,兩管道內(nèi)煙膜軌跡柱狀圖的峰值大致接近,柱狀圖的分布比較離散,并且均不服從高斯分布。

圖12 ?50.8 mm管道內(nèi)典型軌跡柱狀圖Fig.12 Typical trajectory histograms of tube with inner diameter of 50.8 mm

圖13 ?63.5 mm管道內(nèi)典型軌跡柱狀圖Fig.13 Typical trajectory histograms of tube with inner diameter of 63.5 mm

2.3 爆轟不穩(wěn)定度定量化

根據(jù)已經(jīng)獲得的大量軌跡間距數(shù)據(jù),使用統(tǒng)計(jì)學(xué)公式計(jì)算得到軌跡間距的方差,以定量分析軌跡間距的不規(guī)則度,確定反應(yīng)預(yù)混氣的不穩(wěn)定性。以所有軌跡間距數(shù)據(jù)的平均值作為胞格尺寸,由此計(jì)算得到兩種管徑條件下爆轟軌跡間距的方差如圖14所示。從圖14中可以看出:甲烷預(yù)混氣軌跡間距的方差較大,即甲烷預(yù)混氣胞格尺寸數(shù)據(jù)的離散程度較高;?63.5 mm和?50.3 mm管道的爆轟不規(guī)則程度并沒有明顯差別,說明不穩(wěn)定性是預(yù)混氣固有的性質(zhì)。

2.4 爆轟結(jié)構(gòu)胞格尺寸

圖15給出了兩種圓形截面管道內(nèi)胞格尺寸的比較。分析圖15中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):相同初始?jí)毫l件下,?63.5 mm的管道內(nèi)胞格尺寸明顯小于?50.8 mm管道內(nèi)爆轟胞格尺寸;同時(shí)邊界條件影響胞格數(shù)量,管徑增大時(shí),螺旋頭數(shù)增多以維持傳播。

圖14 兩種管徑爆轟軌跡間距方差Fig.14 Variance of distance between waves in cylindrical tubes

圖15 圓形管道內(nèi)胞格尺寸Fig.15 Cell size of waves in cylindrical tubes

3 結(jié) 論

(1)管道內(nèi)測得的CH4+2O2預(yù)混氣的平均爆轟速度數(shù)據(jù)均與CJ爆轟速度接近。

(2)?50.8 mm、?63.5 mm圓形管道內(nèi)的CH4+2O2預(yù)混氣的爆轟極限壓力分別為5、4.05 k Pa。極限爆轟壓力受邊界條件影響,隨著管徑增大,起爆極限壓力降低,爆轟極限變寬。形成穩(wěn)定的爆轟傳播后,小尺寸矩形截面管道與圓形截面管道中傳播速度與胞格結(jié)構(gòu)形式無明顯差別,表明爆轟速度主要受初始爆轟壓力及預(yù)混氣的類型影響,邊界條件對(duì)爆轟速度未產(chǎn)生很大影響。

(3)管道內(nèi)爆轟軌跡的不規(guī)則程度無明顯差別,說明不穩(wěn)定性是預(yù)混氣固有的性質(zhì)。

(4)在相同爆轟初始?jí)毫ο?管徑增大,胞格數(shù)量變多,表明爆轟傳播時(shí)螺旋頭數(shù)增多以維持傳播。

感謝航天二院207所茍銘江博士給予的技術(shù)支持。

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Effects of boundary conditions on premixed CH4+2O2detonation characteristics

Zhao Huanjuan1,J.H.S.Lee2,Zhang Yinghua1,Qian Xinming3,Yan Yiran1
(1.State Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines,University of Science and Technology Beijing,Beijing100083,China; 2.Mechanical Engineering Department,McGill University,Montreal,Quebec,Canada H3A2K6; 3.State Key Laboratory of Ex plosion Science and Technology,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China)

To find out the exact effects of boundary conditions on premixed CH4+2O2detonation characteristics,detonation experiments were conducted respectively in two cylindrical tubes with inner diameters of 63.5 mm and 50.8 mm and one rectangle tube.The detonation velocity curves were obtained using a signal detection system,and cellar patterns drawn from the smoked-foil records were obtained using a digital image processing program.Quantitative irregularities of CH4+2O2detonation and cell size data under different initial pressures in the three tubes were analyzed and compared.It is found that the average velocities in the three tubes always closely resembledvcj,showing that the detonation velocity is mainly determined by the initial detonation pressure and mixture type rather than by the boundary conditions.In addition,judging by the detonation velocity curves,the limit pressures of the tubes with inner diameter of 50.8 and 63.5 mm are 5 and 4.05 k Pa,respectively.Therefore, the boundary conditions can influence the limit pressure.Quantitative irregularities exert little significant difference under different boundary conditions of the tubes.Besides,as the detonation needs to compensate for the energy loss with the increase of the tube diameter,there is a greater number of spin heads in the tubes.

detonation experiments;premixed CH4+2O2;boundary conditions;detonation limits; image processing;detonation cell size

O381國標(biāo)學(xué)科代碼:1303510

:A

10.11883/1001-1455(2017)02-0201-07

(責(zé)任編輯 王玉鋒)

2015-08-31;

:2015-10-27

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(11602017);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(FRF-TP-15-105A1);中國博士后科學(xué)基金項(xiàng)目(2015 M580049)

趙煥娟(1985- ),女,博士,講師;

:張英華,zyhustd@163.com。