Page 164 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 杜赛枫，等： 破膜压力对氢-空气预混气体燃爆特性的影响 第 2 期

30.4 ms 时，可以观察到火焰前沿的显著变形，高速相机记录到一个典型的郁金香形火焰。因此，可以确
定之前的火焰减速与火焰结构从指形到郁金香形转变有关 [23] 。随后，由于火焰的泰勒不稳定性和郁金
香形火焰的生成，火焰表面积大幅增加，从而导致了火焰的二次加速行为。在后期阶段，火焰形状保持
郁金香形并向泄爆口传播直至冲出管道，火焰在管道内的最大传播速度在管道出口处达到约 432 m/s。
不同破膜压力下管道内的火焰传播图像如图 4 所示。管道内火焰结构的前 3 个阶段均为半球形、
指形和郁金香形火焰。点火初期，火焰在一个完全封闭的管道内传播，管道内火焰行为在不同破膜压力
下无明显差异，火焰都经过了从半球形到指形的转变。但泄爆口打开后，管道内郁金香形火焰结构及其
之后的发展在不同破膜压力下存在显著差异。当 p ＜71 kPa 时，在管道末端，郁金香形火焰下侧火焰锋
v
面消退，火焰受到浮力影响紧贴上壁面沿着泄爆口方向传播，如图 4(a)～(b) 所示。此外，在部分实验中，
可以观察到管道内出现的郁金香形火焰结构并不沿着管道轴线上下对称，郁金香形火焰的下方火舌比

5.6 ms

12.8 ms

28.8 ms

37.2 ms

(a) p v =27 kPa

5.6 ms

12.8 ms

29.2 ms

36.0 ms

(b) p v =42 kPa
5.6 ms

12.8 ms

29.6 ms
35.2 ms

(c) p v =71 kPa

5.6 ms

12.8 ms

30.4 ms

33.2 ms

(d) p v =100 kPa
图 4 不同破膜压力下管道内的典型火焰传播图像
Fig. 4 Typical flame propagation images inside the duct under different vent burst pressures

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