Page 64 - 《爆炸与冲击》2026年第2期

第 46 卷 葛 雨，等： 掺氨量对管道氨气-氢气-空气预混气体爆燃特性的影响 第 2 期

出，在观察窗可视区间内，火焰的传播速度随时间变化整体呈现震荡上升趋势，这是由于在实验过程中，
管内可燃混合气体的火焰前锋和反应产生的压力波相互作用，压力波驱动火焰呈现周期性震荡 [41] 。在
震荡的基础上，由于管内气体爆燃行为的发生，管内能量一直处于上升的阶段，造成火焰传播速度持续
上升，直至压力波冲破薄膜，未燃混合气体和火焰相继喷射出管口。图 7 显示了不同氨气含量（φ=30%～
50%）下，Φ=1 和标准状况（101.325 kPa，298 K）的氨气-氢气-空气混合气的管内火焰传播速度，可以观察
到，随着难燃氨含量的降低，管内难燃氨燃烧所需能量降低，可燃混合气燃烧产生的能量更多作用于管
内火焰行为，观察窗内火焰传播速度升高，同时，由于观察窗左侧接近管道通风口，出口为弹性膜封闭，
当管道内部火焰前方部分预混气体抵达弹性膜附近时，弹性膜附近原有气体由稳定转向不稳定，这种气
体的不稳定现象会影响后方火焰的传播，如图 6 所示，火焰传播速度曲线出现了较大幅度的波动。

Capture pipe section dimensions

Observation window 4 000 mm 7 000 mm
Vent cover
Explosive venting 120 mm
(a) 9.2 ms (b) 10.6 ms

Point flame Upper and lower stratification

(c) 11.4 ms (d) 12.0 ms

Reverse flow Reverse flow

(e) 19.0 ms (f) 23.6 ms

图 4 φ=45% 时管道内外的火焰图像
Fig. 4 Flame images inside and outside the duct at φ=45%
Observation window 4 000 mm
Capture pipe section dimensions
7 000 mm
Explosive venting
17.8 ms 11.4 ms 13.2 ms
Reverse flow Reverse flow Reverse flow
21.0 ms 19.0 ms 17.6 ms

Reverse flow Reverse flow Reverse flow
24.2 ms 23.6 ms 20.0 ms
(a) φ=50% (b) φ=45% (c) φ=40%

15.2 ms 12.1 ms 14.0 ms

Reverse flow Reverse flow
17.0 ms 15.6 ms 15.0 ms

Reverse flow Reverse flow Reverse flow
19.0 ms 18.6 ms 17.6 ms
(d) φ=35% (e) φ=30% (f) φ=25%

图 5 φ=25%～50% 时管道内火焰逆流图像
Fig. 5 Images of reverse flow flame inside the duct at φ=25%−50%

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