Page 47 - 《爆炸与冲击》2026年第2期

第 46 卷 第 2 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 46, No. 2
2026 年 2 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Feb., 2026

DOI：10.11883/bzycj-2025-0145

含甲基膦酸二甲酯的细水雾对氢-空气爆炸的

影响机制 *

夏远辰，张 彬，王博乔，叶 刻，朱文斌，张斯琦，张金男

（大连海事大学轮机工程学院，辽宁 大连 116000）

摘要： 为有效控制受限空间氢-空气爆炸强度，并揭示含甲基膦酸二甲酯（dimethyl methylphosphonate, O=P(CH 3 )
(OCH 3 ) 2 ）的微米级水雾的抑爆机理，通过定容燃烧弹试验平台及 Chemkin-Pro 程序，开展了试验研究和化学动力学分析。
结果表明：含 O=P(CH 3 )(OCH 3 ) 2 的细水雾可导致火焰锋面细胞状结构增多，促使火焰失稳传播；当氢-空气混合的当量比
Φ=0.8, 1.0 和 1.5 时，含 O=P(CH 3 )(OCH 3 ) 2 的细水雾有效衰减了平均火焰传播速度（衰减率为 24.2%～47.2%）并阻止了郁金香
火焰形成，取而代之的是波纹状火焰。含 O=P(CH 3 )(OCH 3 ) 2 的细水雾通过降低层流燃烧速度降低升压速率，另一方面增强
火焰的失稳特性提高升压速率，最终抑制效果（衰减率为 41.0%～65.8%）取决于上述 2 种作用的耦合效应。含 O=P(CH 3 )(OCH 3 ) 2
的细水雾通过降低 H∙、O∙和 OH∙的浓度实现爆炸的有效抑制，其中 H∙、O∙和 OH∙的浓度衰减 80% 以上。细水雾基于火
焰前沿冷却效应和物理稀释效应实现爆炸抑制，O=P(CH 3 )(OCH 3 ) 2 基于分解后产生的 HOPO∙、HOPO 2 ∙、HPO 2 ∙、PO(OH) 2 ∙
和 PO(H)(OH)∙，捕捉 H∙和 OH∙，生成 H 2 和 H 2 O 等稳定化合物，从而中断氢-空气爆炸过程中的链式反应。
关键词： 甲基膦酸二甲酯；微米级细水雾；氢-空气爆炸；气液两相耦合抑制；抑爆机理
中图分类号： O389; X932 国标学科代码： 13035 文献标志码： A

Influence mechanism of water mist containing dimethyl
methylphosphonate on hydrogen-air explosions

XIA Yuanchen, ZHANG Bin, WANG Boqiao, YE Ke, ZHU Wenbin, ZHANG Siqi, ZHANG Jinnan
（Marine Engineering College, Dalian Maritime University, Dalian 116000, Liaoning, China）

Abstract: Hydrogen is a renewable, carbon-free energy carrier and an important chemical feedstock. However, its high
burning velocity and low ignition energy render it more hazardous than conventional fuels. To effectively control the explosion
intensity of hydrogen-air mixtures in confined spaces and elucidate the suppression mechanism of micron-sized water mist
containing dimethyl methylphosphonate (O=P(CH )(OCH ) ), a rectangular constant-volume combustion chamber was first
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constructed, and a schlieren optical system was employed to capture fine flame structures under the addition of the suppressant.
Secondly, based on the kinetic models proposed by Jayaweera et al. and Jing et al., a coupled chemical kinetic mechanism for
O=P(CH )(OCH ) was developed and validated for accuracy. Lastly, the influence of O=P(CH )(OCH ) -containing fine water
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mist on flame instability structures, mean flame speed, explosion overpressure, and mean pressure rise rate was then
investigated under different equivalence ratios, together with the chemical kinetic mechanism and pathways governing
hydrogen-air deflagration suppression. Results indicate that water mist containing O=P(CH )(OCH ) promotes the formation
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of cellular structures on the flame front, thereby inducing flame instability. At equivalence ratios of 0.8, 1.0, and 1.5, the
O=P(CH )(OCH ) -laden water mist effectively reduces the average flame speed (with reductions ranging from 24.2% to
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47.2%) and suppresses the formation of tulip flames, which are replaced by wrinkled flame structures. The mist suppresses the

* 收稿日期： 2025-05-19；修回日期： 2025-08-09
基金项目： 国家重点研发计划（2023YFB4301702）；国家自然科学基金（51306026）
第一作者： 夏远辰（1996－ ），男，博士研究生，xyc_0121@dlmu.edu.cn
通信作者： 张 彬（1982－ ），男，博士，教授，zb_2010@dlmu.edu.cn

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