Page 177 - 《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

播速度衰减率为 13.67%，最大火焰传播速度为 256.15 m/s，对爆炸火焰传递阻滞效果最差。实验 2 迎爆
面前后火焰传播速度衰减率为 76.18%，最大火焰传递速度为 281.56 m/s，对爆炸火焰传递阻滞效果最
好。实验 3 的最大火焰传播速度比实验 4 的更大，分别为 321.48 和 268.95 m/s，并且实验 3 比实验 4 迎爆
面前后火焰传播速度衰减率更高，分别为 67.19% 和 25.04%。这说明，在火焰冲击作用下实验 2 和实验
3 中实验材料的防护效果要优于实验 1 和实验 4 中的。

400 400 100
Blank experiment F5
Experiment 1 F4 F6 300 256.15 76.81 321.48 268.95 75
Experiment 2
300
Flame velocity/(m·s −1 ) 200 F1 Experiment 4 F3 Maximum flame velocity/(m·s −1 ) 200 281.56 25.04 50 Decay ratio/%
Experiment 3
67.19
F2

100
25
100
0 13.67 0
0 1.5 3.0 4.5 6.0 7.5 Exp. 1 Exp. 2 Exp. 3 Exp. 4
Distance/m
图 6 火焰传播速度抑制效果
图 5 火焰传播速度与传播距离的关系
Fig. 6 Flame velocity suppression effect
Fig. 5 Relation of flame propagation velocity
with propagation distance

2.3 火焰温度 1 600 T3
不同结构迎爆面前后火焰温度随火焰传播
距离的变化如图 7 所示，火焰温度传播趋势整体 1 200 T1 T2
与爆炸超压、火焰传播速度相似，火焰温度的下
降幅度随着迎爆面锯齿角度的减小而增大。实 Flame temperature/℃ 800 Blank experiment
验 1～4 中材料迎爆面后端检测的温度依次为 Experiment 1
423.52、96.11、235.09 和 453.78 ℃，火焰温度下降 400 Experiment 2
Experiment 3
幅度依次为 643.90、1 094.93、839.67 和 560.78 ℃， Experiment 4
0
温度衰减率依次为 60.23%、91.93%、78.13% 和 3 4 5 6 7 8
Distance/m
55.27%。
通过数据对比可知，实验 2 中实验材料对火 图 7 火焰温度随火焰传播距离的变化
焰温度的阻隔性能优于其他 3 组实验中的，实 Fig. 7 Relation of flame temperature
with flame propagation distance
验 3 和实验 4 中的实验材料对火焰温度的阻隔
性能次之，实验 1 中实验材料对火焰温度的阻隔 1 750 In front of material
性能最差。分析认为，泡沫金属具有良好的热传 Behind of material 1 533.79
导及热吸收性能，可迅速传导和吸收燃烧释放的 1 400
绝大部分热量。基于此，通过锯齿结构来改变材 1 050
料迎爆面整体结构，使金属材料在良好导热性能 Quenching parameters/(MPa·℃) 846.45
的基础上，让温度能分布更均匀，并且迎爆面锯 700 495.28 483.95
齿角度越小，材料后端温度传感器检测到的温度 350
越低、火焰温度下降幅度越大、衰减率越高和对 174.69 54.78 149.75
0 17.68
爆炸火焰温度传播的阻碍效果越好。 Exp. 1 Exp. 2 Exp. 3 Exp. 4
图 8 给出了不同迎爆面熄爆参数数据对比，
图 8 熄爆参数
根据熄爆参数的定量评估结果 [29] ，当爆炸超压 Fig. 8 Quenching parameters

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