Page 176 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

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

超压数值较小。在爆炸超压冲击的过程中 90°材料被破坏，材料末端爆炸超压下降幅度不大，相较于
30°和 60°而言防护效果较差。

1.2 1.2
Pressure sensor 5, p max =0.464 MPa 0.9 Pressure sensor 5, p max =0.707 MPa
Explosive overpressure/MPa 0.6 Explosive overpressure/MPa 0.6
Pressure sensor 6, p max =0.412 MPa
Pressure sensor 6, p max =0.184 MPa
0.9

0.3
0.3
0 0
0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100
Time/ms Time/ms
(a) Experiment 1 (b) Experiment 2
1.2 1.2
Pressure sensor 5, p max =1.160 MPa 0.9 Pressure sensor 5, p max =0.477 MPa
Explosive overpressure/MPa 0.6 Explosive overpressure/MPa 0.6
Pressure sensor 6, p max =0.333 MPa
Pressure sensor 6, p max =0.332 MPa
0.9

0.3
0.3
0 0
0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100
Time/ms Time/ms
(c) Experiment 3 (d) Experiment 4

图 4 不同锯齿角度对爆炸超压的影响
Fig. 4 Effect of different zigzag angles on explosion overpressure
2.2 火焰传播

火焰传播速度与传播距离的关系如图 5 所示，由图可知，锯齿迎爆面实验材料对火焰传播速度的阻
滞效果随着锯齿角度的减小而增大。前期火焰传播速度均随着传播距离的增加而上升，这是由于在火
焰传播初期未通过泡沫金属材料时火焰速度整体传播趋势与空管实验相差不大，均随着传播距离的增
加而递增。当火焰经过实验材料时传播速度有所下降，结合图 6 可知参考实验对火焰传播速度抑制效
果最差。在另外 3 组实验中，火焰传播速度下降幅度取决于迎爆面锯齿角度的大小，角度越小，材料整
体对火焰传播的抑制效果越好。在实验 1～4 中，迎爆面后端传感器检测到的火焰传播速度依次为
221.15、65.28、105.46 和 201.59 m/s，火焰传播速度下降幅度依次为 35.00、216.27、216.01 和 67.36 m/s。
泡沫金属由于本身的多孔性结构特征，在爆炸火焰通过材料时能将其划分为若干细小部分，并快速的传
导和吸收火焰热量，降低火焰传播速度，达到阻滞传播的效果。通过改变迎爆面设计结构可以提高材料
与火焰整体的接触面积，起到更好的阻隔火焰的效果。结合图 3 和图 5 可以发现，在一定范围内，气体在
爆炸过程中火焰传播速度与超压之间成正关系，这与林柏泉 [28] 的研究结果一致。
通过图 5 中不同迎爆面火焰传播速度-传播距离关系分析发现，材料前后端火焰传播速度数据误差
相比于其他位置数据误差较大，说明在材料前后端火焰传播速度不稳定。这是由于火焰通过实验材料
时出现阻滞作用而造成的。
实验材料对火焰传播速度的抑制效果如图 6 所示，由图可知，在爆炸发生过程中实验材料迎爆面后
端火焰传播速度均有所下降，衰减率为 13.67%～76.18%。其中，实验 1 作为参考实验迎爆面前后火焰传

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