Page 27 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 聂仲恒，等： 基于深度学习算法预测燃爆的临界淬熄直径 第 9 期

道可燃气体阻火特性研究，搭建了如图 1 所示的密闭管道可燃气阻火实验平台，该平台具备密闭管道内
可燃气体点火、爆燃火焰传播特性记录及压力动态监测功能：实验管道长径比为 14.188；压力传感器布
设于阻火单元前后，用于捕捉爆燃压力演化过程；火焰信号则由光电传感器采集。阻火效能判定以编号

F.4 的光电传感器信号特征消失为关键依据。由于氢气和乙醇汽油的物化性质不同，使用燃气浓度和密
度区分 2 种可燃气。基于此平台，系统获取了初始压力为常压、阻火介质为波纹板（厚度范围为 40～
120 mm）、不同浓度可燃气爆燃条件下的阻火实验数据集 [27-28] 。

Control

unit
High-speed
Data camera Computer Ignition
acquisition unit unit
Flame
detector F.3 F.2 F.1
F.4
F.2
P.3 Pressure P.2 P.1
sensor

Corrugated plate Vacuum Circulating
flame arrester pump pump
No.92
gasoline
Air H 2

图 1 管道可燃气燃爆阻火实验平台
Fig. 1 Pipeline combustible gas explosion and flame quenching test platform

补 充 实 验 数 据 来 源 于 现 有 的 文 献 数 据 库 ，
表 1 燃气临界淬熄直径实验数据库摘要
源数据量为 162 个，如表 1 所示。其中，孙少辰 [29]
Table 1 Abstract of gas critical quenching diameter
考察了波纹板厚度与孔隙率对燃爆火焰传播特
experiment database
性 的 影 响 ， 其 实 验 参 数 为 ： 管 道 长 径 比 为 30～
燃气体积 初始压力/ 多孔介质 热导率/
4 0 ， 初 始 压 力 常 压 ， 波 纹 板 厚 度 范 围 为 3 0 ～ 来源 长径比
−1
−1
分数/% kPa 厚度/mm (W·m ·K )
120 mm。需特别说明的是，研究中氢气浓度为
文献[27] 14.6～38.7 14.188 101.325 40～120 16.2
固定值。此外，参考万阳 [30] 的实验数据，其差异
文献[30] 17.4～42.4 7.143 20～100 20～100 238
点 在 于 ： 阻 火 介 质 为 多 孔 板 ， 初 始 压 力 为 20～
文献[29] 27.4 30～40 101.325 30～120 16.2
100 kPa 的 增 压 环 境 ， 多 孔 板 厚 度 范 围 为 20～
文献[29] 4.2 50～70 101.325 50～150 16.2
100 mm。为明确区分波纹板与多孔板 2 类阻火
文献[28] 1.2～2.5 14.188 101.325 40～120 16.2
介质，引入其导热率作为关键表征参数。此外，
文献[31] 5.0～9.5 50 30～60 38 16.2
还补充了丙烷和乙烯的阻火数据 [31] ，其多孔介质
文献[31] 4.2 50 70～80 38 16.2
厚度均为 38 mm，以改变初始压力实现火焰淬
熄。值得一提的是，由于波纹板与多孔板的孔隙率与微孔道直径成正比，因此，预测目标以临界孔隙率
指代。综上，聚焦于探究燃气种类（氢气、乙醇汽油、丙烷和乙烯）与浓度、管道长径比、初始压力、多孔
介质厚度及其导热率对可燃气临界淬熄直径的影响规律。
1.2 数据预处理
对于多孔介质的临界淬熄直径预测，通过实验获取的初始数据存在显著的离散性（如多孔介质厚度
波动范围达 15～85 mm），其原因是实验装置尺寸差异、燃气种类变化（氢气、乙醇汽油、丙烷和乙烯）及
初始条件多样性（压力为 20～100 kPa）。为提升深度学习模型的鲁棒性，首先剔除异常值，消除极端工况
对统计规律的干扰。最终确立九维输入特征体系：燃气体积分数、燃气密度、管径、长径比、初始压力、

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