Page 191 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 黄钰雄，等： 硬脂酸包覆铝粉爆炸火焰传播机理研究 第 9 期

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尘浓度的增大出现先增大后减小的变化趋势。不同的是，在粉尘浓度为 500 g/m 时，5% SA@Al 和 10%
SA@Al 粉尘云的火焰传播最快，平均火焰速度分别为 5.98 和 8.15 m/s，爆炸破坏性最强。可见包覆层的
存在促进了 Al 爆炸火焰的传播，使其在更低的粉尘浓度下达到了最佳的火焰传播效果。15% SA@Al 粉
尘云火焰的传播速度曲线如图 10(d) 所示，与 5% SA@Al 和 10% SA@Al 粉尘云相比变化明显。当粉尘
浓度为 250 g/m 时，粉尘云爆炸火焰传播速度极低，基本维持在 1.35 m/s 左右且波动不大，结合图 9 可以
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看出，这与其火焰并未充分向上扩散燃烧有关。而粉尘浓度为 750 g/m 时，火焰传播速度呈波动状态。
当粉尘浓度为 1 000 g/m 时，火焰在前、中期传播速度较低，在后期传播速度出现了一个较大的攀升，结
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合图 9 可知，这是由于其火焰稀疏暗淡不连续，导致火焰前锋位置出现跳跃。其原因可能是，在高包覆
比例和高粉尘浓度下，硬脂酸包覆层热解挥发需要更多的热量以及燃烧需要消耗大量氧气，导致铝核燃
烧不充分，进而减弱了火焰强度。当粉尘浓度为 500 g/m 时，火焰传播速度则随时间延长整体上保持不
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断增长的趋势，爆炸火焰传播最快，平均火焰速度为 6.34 m/s，破坏性最强。

600 mm 600 mm

400 mm 400 mm

200 mm 200 mm

0 mm 0 mm
0 ms 4 ms 8 ms 12 ms 16 ms 20 ms 24 ms 28 ms 32 ms 36 ms 40 ms 44 ms 17 ms 25 ms 33 ms 41 ms 49 ms 57 ms 65 ms 73 ms 81 ms 89 ms 97 ms 105 ms
(a) 250 g/m 3 (b) 500 g/m 3
600 mm 600 mm

400 mm 400 mm

200 mm 200 mm

0 mm 0 mm
12 ms 23 ms 34 ms 45 ms 56 ms 67 ms 78 ms 89 ms 100 ms 111 ms 123 ms 133 ms 37 ms 45 ms 53 ms 61 ms 69 ms 77 ms 85 ms 93 ms 101 ms 109 ms 117 ms 125 ms

(c) 750 g/m 3 (d) 1 000 g/m 3
图 9 不同粉尘浓度的 15% SA@Al 粉尘云爆炸火焰传播行为
Fig. 9 Flame propagations of 15% SA@Al dust clouds with different dust concentrations

综合来看，在粉尘浓度为 250 g/m 时，不同包覆浓度的 SA@Al 粉尘云火焰传播速度随时间的延长
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均呈现先升高后降低的趋势，此时，由于粉尘浓度较低，始终处于贫燃料燃烧，爆炸强度较低，火焰传播
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速度整体基本保持在较低水平。当粉尘浓度增大到 500 g/m 时，参与爆炸反应的粒子密度增大，SA@Al
火焰的传播速度均随传播时间增长而增大，相比之下，10% SA@Al 爆炸火焰传播速度增幅最大。当粉尘

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浓度增加到 750 和 1 000 g/m 时，Al、5% SA@Al 和 10% SA@Al 粉尘云火焰的传播速度变化趋势与粉尘
浓度为 500 g/m 时类似，呈不断攀升状态，直至火焰传播到燃烧管口仍未出现下降趋势，而 15% SA@Al
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则在粉尘浓度为 750 g/m 时火焰传播速度呈现一定的波动，在 1 000 g/m 时前期火焰传播速度较低，后
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期火焰速度有较大的攀升，这可能是因为包覆浓度较高，包覆层热解挥发需要更多的能量。

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