吳婧斯，張培理，王 冬，劉慧姝，肖 俊

（中國(guó)人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院油料系, 重慶 401311）

油蒸氣與空氣的混合物著火或爆炸事故是能源化工領(lǐng)域常見(jiàn)的安全事故，這類(lèi)事故經(jīng)常導(dǎo)致人員傷亡和巨額經(jīng)濟(jì)損失[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在天然氣、石油化工等行業(yè)中，這類(lèi)爆炸事故在事故總數(shù)中所占的比例高達(dá)60%[2]。因此，研究各類(lèi)受限空間油氣爆炸過(guò)程的基本機(jī)理和規(guī)律，對(duì)避免這類(lèi)安全事故的發(fā)生或在這類(lèi)事故發(fā)生時(shí)減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失具有重要意義。

可燃?xì)怏w爆炸過(guò)程研究是安全防護(hù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究工作。前人對(duì)受限空間可燃?xì)怏w爆炸過(guò)程研究的關(guān)注，大多集中在簡(jiǎn)單受限空間（容器）中，如球形容器[3-4]、柱形直管道[5-7]、彎曲管道[8-11]等。然而，實(shí)際工程中分支結(jié)構(gòu)坑（管）道的應(yīng)用非常普遍，如油料儲(chǔ)備洞庫(kù)坑道、煤礦開(kāi)采巷道、天然氣管網(wǎng)、甚至城市地下通道等。這類(lèi)分支結(jié)構(gòu)在坑道內(nèi)發(fā)生可燃?xì)怏w爆炸時(shí)，其火焰?zhèn)鞑バ袨楹统瑝喊l(fā)展特性不同于簡(jiǎn)單的球形和柱形容器中的氣體爆炸[1,12-15]。這主要是由于分支結(jié)構(gòu)坑道的存在，使火焰和壓力波在多個(gè)支通道內(nèi)傳播發(fā)展，一方面會(huì)產(chǎn)生多個(gè)不同的火焰鋒面，火焰燃燒的總面積及熱釋放速率會(huì)大大增加[8-9]，另一方面，分支結(jié)構(gòu)坑道也會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生多個(gè)壓力波，使受限空間內(nèi)壓力場(chǎng)的分布和發(fā)展更加復(fù)雜[15-16]。同時(shí)，爆炸發(fā)展過(guò)程中，支坑道也會(huì)對(duì)整個(gè)流場(chǎng)內(nèi)的湍流度產(chǎn)生嚴(yán)重影響[12,14]。由密閉容器內(nèi)的爆炸理論可知，湍流、火焰速度、超壓三者之間存在正反饋機(jī)制[13]，因此，這種具有分支結(jié)構(gòu)的坑道內(nèi)氣體爆炸，最顯著的特征表現(xiàn)為湍流、火焰、壓力波三者之間的強(qiáng)烈耦合和相互激勵(lì)。

從分支坑道結(jié)構(gòu)來(lái)看，影響油氣爆炸超壓特性的因素至少包括分支坑道分布形式、分支坑道位置、分支坑道數(shù)量、分支坑道長(zhǎng)度等。本文中重點(diǎn)關(guān)注分支坑道分布形式及分布位置對(duì)油氣爆炸超壓特性的影響。其中，分支形式包括一字排開(kāi)、交錯(cuò)布置、相對(duì)布置3 種工況，分布位置包括靠近點(diǎn)火端、均勻分布、遠(yuǎn)離點(diǎn)火端3 種工況。然而，從目前掌握的文獻(xiàn)來(lái)看，在非直管（坑）道結(jié)構(gòu)容器內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸的研究工作，大多關(guān)注集中在Z 型管道[17]、L 型管道[18-19]、T 型管道[12,14]、分叉管道[20]等結(jié)構(gòu)容器內(nèi)。一方面，由于多分支結(jié)構(gòu)坑道的特殊性，前人在上述結(jié)構(gòu)管道內(nèi)獲得的可燃?xì)怏w爆炸規(guī)律與機(jī)理尚不能推廣至多分支結(jié)構(gòu)坑道內(nèi)；另一方面，上述文獻(xiàn)涉及的可燃?xì)怏w大多集中在甲烷[5,16]、氫氣[6,9]、瓦斯[3,10-11,19]、丙烷[4,17-18]、乙烯[7]等工業(yè)氣體，針對(duì)油氣這類(lèi)特殊的可燃?xì)怏w研究的文獻(xiàn)并不多。

本文中以汽油蒸氣與空氣的混合物為研究對(duì)象，重點(diǎn)討論3 種不同坑道分布形式和3 種不同坑道分布位置對(duì)油氣爆炸超壓特性（主要包括最大超壓、最大超壓時(shí)間、超壓上升速率、爆炸強(qiáng)度指數(shù)等）的影響規(guī)律，旨在為洞庫(kù)結(jié)構(gòu)布局和安全防護(hù)設(shè)計(jì)提供理論和數(shù)據(jù)支撐，以便在發(fā)生油氣爆炸時(shí)能避免或減小財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。

1 實(shí)驗(yàn)裝置和方法

實(shí)驗(yàn)裝置主要由實(shí)驗(yàn)臺(tái)架、汽油蒸發(fā)裝置、真空循環(huán)泵、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)等組成，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)布置如圖1 所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)布置示意圖Fig. 1 Schematic diagram of the experimental setup

實(shí)驗(yàn)在截面為200 mm×200 mm 的方形鋼制可組合式密閉坑道內(nèi)進(jìn)行，坑道總長(zhǎng)6 m（含支坑道），由長(zhǎng)度分別為0.5、1.0、1.5、2.0 m 的若干可組合段組成。每段容器都配有多個(gè)端口，用于氣體供給、排出閥、壓力傳感器和點(diǎn)火電極接口，可以實(shí)現(xiàn)不同分支坑道分布形式及分布位置下的油氣爆炸超壓特性實(shí)驗(yàn)研究。

采用的油氣霧化循環(huán)配氣系統(tǒng)的實(shí)物和結(jié)構(gòu)如圖2 所示，由空氣泵、油瓶、閥門(mén)、三通和軟管、HC 紅外分析儀組成。其中空氣泵為廣東海利集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的ACO 系列電磁式空氣泵，功率60 W，流量82 L/min。HC 紅外分析儀為北京均方理化科技研究所研制的GXH-1050E 型紅外線智能化分析儀器。采用東華測(cè)試公司研制的超動(dòng)態(tài)壓力采集與分析系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，爆燃超壓信號(hào)由壓力傳感器采集，并通過(guò)瞬態(tài)信號(hào)測(cè)試分析軟件將信號(hào)處理為超壓數(shù)據(jù)。傳感器為寶雞市智星傳感器有限責(zé)任公司ZXP610 型壓阻式高頻瞬態(tài)壓力傳感器，量程0～2 MPa，精度誤差小于0.5%。

圖2 油氣霧化循環(huán)配氣系統(tǒng)Fig. 2 Gasoline atomization circulation system

配氣時(shí)，用油氣霧化循環(huán)配氣系統(tǒng)向容器內(nèi)充入油氣，并且使其分布均勻。操作如下：打開(kāi)1、2 號(hào)閥門(mén)，關(guān)閉3、4 號(hào)閥門(mén)，利用空氣泵產(chǎn)生的高壓氣流使汽油迅速揮發(fā)產(chǎn)生蒸氣，充入實(shí)驗(yàn)容器；待充入一定汽油蒸氣后，關(guān)閉1、2 號(hào)閥門(mén)，打開(kāi)3、4 號(hào)閥門(mén)，當(dāng)需要增加較小油氣濃度時(shí)可4 個(gè)閥門(mén)全開(kāi)來(lái)充入汽油蒸氣；油氣濃度通過(guò)HC 紅外分析儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)油氣濃度達(dá)到設(shè)定值且數(shù)值在30 s 內(nèi)保持不變時(shí)，認(rèn)為容器內(nèi)油氣混合均勻，關(guān)閉空氣泵和所有閥門(mén)。用高能無(wú)干擾點(diǎn)火器點(diǎn)燃油氣引發(fā)爆炸，同時(shí)進(jìn)行壓力數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)。爆炸結(jié)束后，用鼓風(fēng)機(jī)吹掃容器內(nèi)的燃燒產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)初始溫度為 293 K，初始?jí)毫?101 kPa，點(diǎn)火能量5 J，點(diǎn)火頭均放置在主坑道內(nèi)最左側(cè)端蓋中心位置處。

在密閉容器中開(kāi)展了支坑道總數(shù)為4、相同初始油氣濃度、相同體積但不同支坑道分布形式及分布位置下的油氣爆炸實(shí)驗(yàn)。重點(diǎn)關(guān)注支坑道數(shù)量及支坑道長(zhǎng)度不變的情況下，支坑道不同分布形式及分布位置對(duì)坑道內(nèi)的油氣爆炸超壓特性的影響。其中坑道的分布形式設(shè)置為一字排開(kāi)、交錯(cuò)布置、相對(duì)布置3 種情況，坑道的分布位置設(shè)置為靠近點(diǎn)火端、均勻分布、遠(yuǎn)離點(diǎn)火端3 種情況，上述分支坑道的分布形式及分布位置設(shè)計(jì)如圖3 所示，圖4 為某分布形式及某分布位置下的實(shí)驗(yàn)概況圖。

圖3 分支坑道分布形式和分布位置設(shè)計(jì)圖Fig. 3 Design for distribution form and location of branch tunnels

圖4 實(shí)驗(yàn)概況圖Fig. 4 Images of experimental devices

爆炸過(guò)程由壓力傳感器和采集卡記錄，測(cè)量精度為0.1%，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間為1 ms，用電火花塞點(diǎn)火瞬間產(chǎn)生的電脈沖觸發(fā)數(shù)字存儲(chǔ)示波器，對(duì)壓力-時(shí)間信號(hào)和觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和存儲(chǔ)。最大超壓pmax（表示爆炸的熱釋放量）和最大超壓上升速率dp/dt（表示爆炸的熱釋放速率）是根據(jù)壓力時(shí)間歷程得出的[21]。用FFT 方法或三次樣條函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理后，由p-t圖計(jì)算pmax。壓力上升率通過(guò)數(shù)值推導(dǎo)，使用Savitzky-Golay 方法，基于數(shù)據(jù)中移動(dòng)窗口的最小二乘四次多項(xiàng)式擬合來(lái)計(jì)算。

油氣爆炸的體積分?jǐn)?shù)范圍為1.0%～2.8%[22]，考慮實(shí)驗(yàn)安全性，設(shè)計(jì)初始油氣體積分?jǐn)?shù)為1.2%，所用汽油類(lèi)型為常見(jiàn)的92#車(chē)用汽油揮發(fā)制成（中國(guó)石油化工股份有限公司生產(chǎn)）。

所有工況的壓力傳感器均沿主坑道及支坑道均勻布置，由于不同測(cè)點(diǎn)測(cè)得的壓力值比較接近，因此文中所采用的壓力數(shù)值均為所有測(cè)點(diǎn)壓力數(shù)值的算術(shù)平均值。為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，對(duì)每一工況都進(jìn)行3 次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性較好。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中，選取爆炸超壓特征值（最大超壓、最大超壓時(shí)間、超壓上升速率、爆炸強(qiáng)度指數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)分析）。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

可燃?xì)怏w爆炸超壓特性主要包括最大超壓、達(dá)到最大超壓的時(shí)間、平均超壓上升速率（最大超壓/達(dá)到最大超壓的時(shí)間）、最大超壓上升速率、爆炸強(qiáng)度指數(shù)等，上述超壓特性參數(shù)均可由超壓歷程曲線獲得。下面重點(diǎn)討論分支坑道分布形式和分布位置對(duì)油氣爆炸超壓特性的影響規(guī)律。

2.1 分布形式對(duì)爆炸超壓特性的影響

圖5～6 分別為密閉容器內(nèi)相同容積（0.24 m3）和初始油氣體積分?jǐn)?shù)（1.2%）條件下，不同分布形式下的油氣爆炸超壓和超壓上升速率歷程曲線。

圖5 不同分布形式下超壓歷程曲線Fig. 5 Overpressure history curves of different distribution forms

圖6 不同分布形式下超壓上升速率歷程曲線Fig. 6 Overpressure rising rate history curves of different distribution forms

從圖5～6 可以看出，一字排開(kāi)與交錯(cuò)布置兩種形式下的爆炸超壓和超壓上升速率歷程曲線高度重合，兩者的爆炸最大超壓、達(dá)到最大超壓的時(shí)間、最大超壓上升速率、達(dá)到最大超壓上升速率的時(shí)間均非常接近，分別約為520 kPa、83 ms 和23 MPa/s、67 ms。而相對(duì)布置與前兩種分布形式的爆炸超壓及超壓上升速率歷程則明顯不同，其最大超壓為455.25 kPa，超壓上升速率為14.79 MPa/s，分別比一字排開(kāi)和交錯(cuò)布置兩種形式低12.45%和34.4%。從時(shí)間上看，相對(duì)布置達(dá)到最大超壓和最大超壓上升速率對(duì)應(yīng)的時(shí)間分別為108.89、88.53 ms，分別比一字排開(kāi)和交錯(cuò)布置兩種形式延后約25.89、21.53 ms。

超壓上升速率反映了爆炸的劇烈程度，除了超壓上升速率，爆炸強(qiáng)度指數(shù)也是衡量爆炸破壞力的一個(gè)重要參數(shù)，廣泛應(yīng)用于涉及瓦斯爆炸的壓力容器的工程設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[23]，其定義如下：

式中：V為爆炸容器的體積，(dp/dt)max為最大超壓上升速率。

為了便于對(duì)比分析，將上述3 種分布形式的主要爆炸超壓特性，包括爆炸最大超壓、達(dá)到最大超壓的時(shí)間、平均超壓上升速率、最大超壓上升速率、最大超壓上升速率時(shí)間（指達(dá)到最大超壓上升速率的時(shí)間）以及爆炸強(qiáng)度指數(shù)KG列于表1。

將表1 中的爆炸超壓特性主要參數(shù)繪制成圖，如圖7 所示。

表1 相同初始油氣濃度條件下不同分布形式下的爆炸超壓特性Table 1 Explosion overpressure characteristics of different distribution forms under the same initial fuel concentration

圖7 不同分布形式爆炸超壓特性特征值Fig. 7 Explosion overpressure characteristic values of different distribution forms

從表1 和圖7 可以看出：（1）一字排開(kāi)和交錯(cuò)布置兩種形式下的爆炸超壓特性基本一致，這主要是由于從幾何形狀上看，一字排開(kāi)與交錯(cuò)布置兩種形式各分支坑道在主坑道的位置是一致的，區(qū)別在于第1、3 支坑道與第2、4 支坑道是否在主坑道同一側(cè)，實(shí)際上，當(dāng)爆炸火焰沿主坑道發(fā)展至各支坑道時(shí)支坑道位于主坑道哪一側(cè)并不會(huì)對(duì)爆炸過(guò)程造成影響。（2）相對(duì)布置形式下的最大超壓、最大超壓上升速率、爆炸強(qiáng)度指數(shù)在3 種布置形式中均最低，一字排開(kāi)和交錯(cuò)布置形式下的最大超壓、最大超壓上升速率、爆炸強(qiáng)度指數(shù)分別約是相對(duì)布置形式下的1.14 倍、1.52 倍、1.52 倍。相對(duì)布置形式達(dá)到最大超壓和最大超壓上升速率的時(shí)間也有所延后，分別約為另兩種工況的1.31 和1.30 倍。這主要是由于：一方面，爆炸超壓特性與流場(chǎng)速度和湍流度密切相關(guān)，流場(chǎng)速度、湍流度越低，超壓峰值、上升速率、爆炸強(qiáng)度指數(shù)等超壓特性參數(shù)越低，反之，則越高，相對(duì)布置形式下支坑道兩兩對(duì)稱，較一字排開(kāi)和交錯(cuò)布置兩種形式流場(chǎng)不僅少了兩次湍流渦旋擾動(dòng)的影響，還由于火焰發(fā)展至對(duì)稱支坑道結(jié)構(gòu)處流動(dòng)通道面積的突增導(dǎo)致了火焰速度的下降，因此必然導(dǎo)致較低的爆炸超壓特征參數(shù)；另一方面，爆炸超壓特性與火焰面積、火焰速度及熱損失密切相關(guān)，相對(duì)布置形式下火焰發(fā)展至對(duì)稱支坑道結(jié)構(gòu)處由于火焰與容器接觸面積突然增大，導(dǎo)致火焰面熱損失增加，從而導(dǎo)致了較小的超壓、超壓上升速率峰值及爆炸強(qiáng)度指數(shù)。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論也與王建等[24]的研究結(jié)論一致，他們通過(guò)對(duì)3 種不同分布形式坑道內(nèi)的油氣爆炸過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬對(duì)比分析，認(rèn)為坑道分布形式對(duì)火焰爆炸傳播過(guò)程有顯著影響，總?cè)莘e不變時(shí)，一字排開(kāi)和交錯(cuò)布置坑道內(nèi)的火焰速度及升壓速率均大于相對(duì)布置坑道。

2.2 分布位置對(duì)爆炸超壓特性的影響

圖8 為密閉容器內(nèi)相同容積（0.24 m3）和初始油氣體積分?jǐn)?shù)（1.2%）條件下，3 種不同坑道分布位置爆炸超壓隨時(shí)間變化的曲線。從圖8 可以看出，不同支坑道分布位置下的油氣爆炸超壓歷程曲線有較大差別。從超壓峰值數(shù)值上看，支坑道遠(yuǎn)離點(diǎn)火端（498.1 kPa）要比靠近點(diǎn)火端（454.7 kPa）和沿主坑道均勻分布（453.3 kPa）兩種工況高約9.5%，而遠(yuǎn)離點(diǎn)火端和沿主坑道均勻分布工況下的超壓峰值基本相當(dāng)?？紤]實(shí)驗(yàn)的誤差，盡管遠(yuǎn)離點(diǎn)火端比其他兩種工況的超壓峰值大，但差值在10%以內(nèi)，我們基本可以認(rèn)為3 種工況的超壓峰值大致相當(dāng)。從達(dá)到超壓峰值的時(shí)間上看，靠近點(diǎn)火端、均勻布置、遠(yuǎn)離點(diǎn)火端3 種工況分別為86.5、109.1、120.4 ms，即支坑道位置離點(diǎn)火端越遠(yuǎn)，爆炸達(dá)到最大超壓值的時(shí)間越延后。

圖8 不同分布位置下超壓歷程曲線Fig. 8 Overpressure history curves of different distribution locations

造成上述現(xiàn)象的原因分析如下：從3 種工況下的實(shí)驗(yàn)條件來(lái)分析，由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的總長(zhǎng)徑比、支坑道數(shù)量、支坑道長(zhǎng)度、分布形式等條件相同，加上坑道總體積、初始油氣濃度、初始溫度、初始?jí)簭?qiáng)等初始條件也相同，因此油氣爆炸的峰值理論上是一致的。3 種工況實(shí)驗(yàn)條件的區(qū)別僅表現(xiàn)在離點(diǎn)火端的距離上，分支坑道距離點(diǎn)火端越遠(yuǎn)，分支坑道區(qū)火焰面積突增所導(dǎo)致超壓數(shù)值突升出現(xiàn)的時(shí)間越滯后。本文的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地反映了這一客觀事實(shí)。

圖9 是3 種不同分布位置下油氣爆炸超壓上升速率。從圖9 可以看出：

圖9 不同分布位置下超壓上升速率歷程曲線Fig. 9 Overpressure rise rate time history curves obtained from different distribution locations

（1）3 種分布位置油氣爆炸超壓上升速率均隨時(shí)間波動(dòng)變化，按達(dá)到最大超壓上升速率的時(shí)間由近及遠(yuǎn)分別是靠近點(diǎn)火端（50.9 ms）、沿主坑道均勻分布（89.1 ms）、遠(yuǎn)離點(diǎn)火端（109.4 ms），這正是因?yàn)橹Э拥离x點(diǎn)火端越遠(yuǎn)，其產(chǎn)生的流場(chǎng)擾動(dòng)對(duì)主坑道超壓增強(qiáng)作用的時(shí)間就越晚；

（2）3 種分布位置超壓上升速率變化趨勢(shì)各有不同，靠近點(diǎn)火端超壓上升區(qū)間（25～85 ms），期間經(jīng)歷了3 次明顯振蕩（A、B、C），這是因?yàn)楸ㄟ^(guò)程中，主坑道受到支坑道壁面拐角障礙和面積突增的影響，火焰燃燒速率增大，導(dǎo)致主坑道超壓顯著上升，且此時(shí)壓力波在支坑道處存在反射波、衍射波的疊加，最終匯集到主坑道形成復(fù)雜的爆炸波系帶來(lái)的壓力升高及振蕩；

（3）遠(yuǎn)離點(diǎn)火端超壓上升區(qū)間（91～119 ms），在超壓上升速率最大處經(jīng)歷兩次振蕩（D、E），這可能是因?yàn)殡m然受到支坑道擾動(dòng)的作用，爆炸超壓波速率迅速升高，但由于支坑道位置離主坑道端尾較近，前驅(qū)壓力波在到達(dá)主坑道尾端后反射回主坑道，對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俾视袦p弱的作用，且主坑道火焰燃燒完后，支坑道內(nèi)火焰還在繼續(xù)燃燒，使得超壓上升速率出現(xiàn)小幅振蕩；

（4）支坑道沿主坑道均勻分布，超壓上升速率呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律，期間無(wú)明顯振蕩，這主要是因?yàn)橛捎谥Э拥姥刂骺拥谰鶆蚍植?，主坑道火焰在遇到支坑道時(shí)，火焰?zhèn)鞑ヒ呀?jīng)達(dá)到一定速度，支坑道帶來(lái)的壓力增強(qiáng)不會(huì)產(chǎn)生明顯振蕩，且支坑道離主坑道端尾也還有一定距離，因此反射波對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊南魅趵^而引起的壓力波減弱也不太明顯。

為便于比較，將上述3 種分布位置的爆炸超壓特性，包括爆炸最大超壓、達(dá)到最大超壓的時(shí)間、平均超壓上升速率、最大超壓上升速率、最大超壓上升速率時(shí)間以及爆炸強(qiáng)度指數(shù)KG列于表2。圖10 是根據(jù)表2 中的數(shù)據(jù)繪制的對(duì)比圖。

分析表2 和圖10 可以得到以下結(jié)論。

（1）不同分布位置下的爆炸超壓峰值、平均超壓上升速率基本一致。

（2）分支坑道距離點(diǎn)火端越遠(yuǎn)，爆炸超壓峰值、最大超壓上升速率出現(xiàn)的時(shí)間越滯后。上述兩個(gè)結(jié)論的原因已在分析圖8～9 時(shí)給出，不再贅述。

（3）3 種不同分支坑道分布位置下，最大爆炸超壓上升速率和爆炸強(qiáng)度指數(shù)由大到小依次為：遠(yuǎn)離點(diǎn)火端、靠近點(diǎn)火端、沿主坑道均勻分布。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因，可能與受限空間可燃?xì)怏w爆炸傳播過(guò)程的自激勵(lì)過(guò)程和爆炸過(guò)程的放熱及熱損失有關(guān)，即分支坑道距離點(diǎn)火端距離越遠(yuǎn)，爆炸強(qiáng)度指數(shù)越大；分支坑道距離點(diǎn)火端距離越近，出現(xiàn)最大火焰面積的時(shí)間越短，達(dá)到最大爆炸超壓上升速率的時(shí)間越提前；沿主坑道均勻分布工況均不屬于這兩種情況，因此其最大爆炸超壓上升速率和爆炸強(qiáng)度指數(shù)最低。

上述結(jié)論表明分布位置對(duì)油氣爆炸超壓特性有顯著影響，分支位置不同，坑道內(nèi)油氣爆炸各項(xiàng)爆炸特性也不盡相同，分支位置對(duì)于坑道內(nèi)爆炸超壓、火焰?zhèn)鞑ビ袕?qiáng)化作用。

3 結(jié) 論

借助組合式密閉坑道，控制總?cè)莘e（0.24 m3）和其他初始條件（油氣濃度1.2%、點(diǎn)火能5 J 等）不變，主要研究了不同分支坑道分布形式和分布位置對(duì)油氣爆炸超壓特性的影響規(guī)律，主要研究結(jié)論如下：

（1）一字排開(kāi)和交錯(cuò)布置兩種形式下的爆炸超壓特性基本一致，相對(duì)布置形式下的最大超壓、最大超壓上升速率、爆炸強(qiáng)度指數(shù)均小于一字排開(kāi)和交錯(cuò)布置，達(dá)到最大超壓和最大超壓上升速率的時(shí)間也有所延后。

（2）3 種不同分布位置下的爆炸超壓峰值、平均超壓上升速率基本一致；分支坑道離點(diǎn)火端越遠(yuǎn)，爆炸超壓峰值、最大超壓上升速率出現(xiàn)的時(shí)間越滯后。這主要是由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的總長(zhǎng)徑比、支坑道數(shù)量、支坑道長(zhǎng)度、分布形式等條件相同，加上坑道總體積、初始油氣濃度、初始溫度、初始?jí)簭?qiáng)等初始條件也相同，因此油氣爆炸的峰值理論上是一致的。三種工況實(shí)驗(yàn)條件的區(qū)別僅表現(xiàn)在離點(diǎn)火端的距離上，分支坑道距離點(diǎn)火端越遠(yuǎn)，分支坑道區(qū)火焰面積突增所導(dǎo)致超壓數(shù)值突升出現(xiàn)的時(shí)間越滯后。

（3）3 種不同分支坑道分布位置下，最大爆炸超壓上升速率和爆炸強(qiáng)度指數(shù)由大到小依次為：遠(yuǎn)離點(diǎn)火端、靠近點(diǎn)火端、沿主坑道均勻分布。即分支坑道距離點(diǎn)火端越遠(yuǎn)，爆炸強(qiáng)度指數(shù)越大；分支坑道距離點(diǎn)火端越近，出現(xiàn)最大火焰面積的時(shí)間越短，達(dá)到最大爆炸超壓上升速率的時(shí)間越提前；沿主坑道均勻分布工況，均不屬于這兩種情況，因此其最大爆炸超壓上升速率和爆炸強(qiáng)度指數(shù)最低。