Page 175 - 《爆炸与冲击》2023年第2期
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第 43 卷 张保勇，等： 不同迎爆面结构的泡沫金属对甲烷气体爆炸传播阻隔性能的实验研究 第 2 期
i
式中：p ma x 为实验材料前端道内出现的最大超压，p 为爆炸条件下实验材料后端的最大爆炸超压。
实验材料对火焰传播速度的阻滞效果，可通过火焰传播速度衰减率µ进行对比：
(3)
µ = ∆v/v max
式中：Δv 为实验材料前后的火焰传播速度差，v ma x 为实验材料迎爆面前端火焰传播速度最大值。
实验材料对火焰温度的阻滞效果，可通过火焰温度的衰减率 η 进行对比：
(4)
η = (T max −T i )/T max
式中：T x 为实验材料前端的最高温度，T 为实验材料后端出现的最高温度。
i
ma
Θ 进行对比：
实验材料的整体防护效果可通过熄爆参数
Θ = T p (5)
2 阻隔效果分析
2.1 爆炸超压
图 3 给出了不同迎爆面前后爆炸超压-距离数据。由图 3 可知，当迎爆面表面为锯齿波纹时，实验材
料对爆炸超压的阻滞效果要好于平整迎爆面实验。锯齿形迎爆面爆炸超压衰减率分别为 74.0%（实验
2）、71.3%（实验 3）、30.4%（实验 4），均高于平整迎爆面的爆炸超压衰减率（11.2%）。压力传感器 P5 之
前，空管实验与泡沫金属实验体系爆炸超压差别较小。而压力传感器 P5～P6 位置处，空管实验与泡沫
金属实验体系爆炸超压差别较大，这是由于泡沫金属在阻隔爆的过程中起到相对密封作用，导致了泡沫
金属前后端爆炸超压波动较大。
1.5
Blank experiment P5
Experiment 1
Explosive overpressure/MPa 0.9 P1 Experiment 3 P3 P4 P6
1.2
Experiment 2
Experiment 4
0.6
P2
0.3
0 1.5 3.0 4.5 6.0 7.5
Distance/m
图 3 爆炸超压随传播距离的变化
Fig. 3 Explosive overpressure varied with propagation distance
锯齿角度越小，锯齿形迎爆面对爆炸超压阻隔效果越好。当锯齿角度由 90°减小至 30°，爆炸超压衰
减率由 30.4% 升高至 74.0%。此外，爆炸实验之后，仅锯齿角度最小的实验 2 泡沫金属未破坏，保持材料
完整。分析认为，在相同锯齿厚度条件下，锯齿角度越小，锯齿数量越多，爆炸冲击波与迎爆面接触面积
越大，爆炸冲击波经过泡沫金属迎爆面时衰减越大，锯齿形迎爆面泡沫金属对爆炸超压阻隔爆效果就
越好。
不同结构迎爆面前后爆炸超压的演化如图 4 所示，由图数据分析可得，实验 1 中（见图 4(a)）爆炸超
压下降速率为 4.12 MPa/s，当迎爆面锯齿角度由 30°增大到 90°时，实验 2（图 4(b)）～4（图 4(d)）爆炸超压
下降速率依次为 30.76、54.53 和 26.18 MPa/s。实验 2（图 4(b)）与实验 3（图 4(c)）爆炸超压下降速率较大，
这是由于材料在阻隔爆的过程中出现爆炸超压在短时间内上升导致的。在实验过程中，90°锯齿材料爆
炸超压积聚时间相较于 30°和 60°有所增长，爆炸超压上升速率减缓，导致迎爆面前端传感器检测到爆炸
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