Page 51 - 《爆炸与冲击》2026年第2期

第 46 卷 夏远辰，等： 含甲基膦酸二甲酯的细水雾对氢-空气爆炸的影响机制 第 2 期

Φ 为 0.8、1.0、1.5 和 2.0 的氢-空气爆炸，以及含 O=P(CH )(OCH ) 的细水雾作用下的氢-空气爆炸试验。
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图 4 为不同当量比条件下氢-空气火焰形态演化过程，随着当量比的增大，细胞状结构减少，火焰锋面趋
向于光滑，这可归因于热扩散不稳定性逐渐减弱，进而火焰稳定性增强。图 5 为在含 O=P(CH )(OCH )
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的细水雾作用下氢-空气火焰形态的演化过程。基于图 6 可知，含 O=P(CH )(OCH ) 的细水雾促使氢-空
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气火焰锋面细胞状结构增多，这主要是由于含 O=P(CH )(OCH ) 的细水雾蒸发吸热瞬间抽取局部的热
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量，导致火焰锋面局部热量扩散不均匀，增强了火焰的热扩散不稳定性。此外，蒸发产生的水蒸气和
O=P(CH )(OCH ) 蒸汽导致局部氢气浓度降低，进一步降低了火焰锋面局部的燃烧速度。当火焰锋面经
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过水蒸气和 O=P(CH )(OCH ) 蒸汽区域时，H O 2 分子参与稀释和三体反应（H +M=2H+M, 2O+M=O +M,
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H+OH+M=H O+M 以及 H+O+M=OH+M 等），O=P(CH )(OCH ) 分子在高温下热解参与化学反应，有效抑
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制了氢-空气火焰的反应强度。由图 5 可知，当 Φ=0.8, 1.0, 1.5 时，郁金香火焰被完全抑制，取而代之的是
波纹状火焰，仅在 Φ=2.0 时还能呈现郁金香火焰。这可归因于含 O=P(CH )(OCH ) 的细水雾降低了平均
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火焰传播速度（图 7，平均火焰传播速度定义为可视化区域长度与火焰锋面穿过可视化区域所用时间之

6.0 ms 4.5 ms 3.0 ms 2.5 ms
10.0 ms 7.0 ms 5.0 ms 4.0 ms
14.0 ms 10.0 ms 6.5 ms 5.0 ms
20.0 ms 13.5 ms 7.9 ms 6.7 ms
25.0 ms 17.0 ms 9.5 ms 9.1 ms

(a) Φ=0.8 (b) Φ=1.0 (c) Φ=1.5 (d) Φ=2.0
图 4 氢-空气火焰锋面演化过程
Fig. 4 Evolution of hydrogen-air flame front

10.0 ms 30.0 ms 5.0 ms 25.0 ms

15.0 ms 35.0 ms 10.0 ms 27.0 ms

20.0 ms 40.0 ms 15.0 ms 29.0 ms

25.0 ms 45.0 ms 20.0 ms 30.0 ms
(a) Φ=0.8 (b) Φ=1.0

3.0 ms 15.0 ms 2.0 ms 9.0 ms

6.0 ms 16.0 ms 4.0 ms 10.0 ms

9.0 ms 17.0 ms 6.0 ms 11.0 ms

12.0 ms 18.0 ms 8.0 ms 12.0 ms
(c) Φ=1.5 (d) Φ=2.0

图 5 含甲基膦酸二甲酯的细水雾对氢-空气火焰锋面演化的影响
Fig. 5 Effect of water mist containing dimethyl methylphosphonate on the evolution of hydrogen-air flame front

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