Page 196 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 李 展，等： 甲烷-空气爆燃驱动的爆炸荷载模拟装置研发Ⅱ：爆炸波演化规律与加载方案设计 第 11 期

值 在 30 kPa 左 右 ， 远 小 于 侧 向 泄 爆 （ 工 况 B6） 180 6 m confined 4×25% 6 m
160
超压峰值（约 100 kPa）。这与泄爆面积的增大 6 m side vent 4×25% 6 m
140 6 m side+end vent 4×25% 6 m
和 泄 爆 位 置 对 装 置 内 爆 燃 过 程 的 扰 动 有 关 。 120 6 m end vent 4×25% 6 m
还需要注意的是，尾端泄爆方式显著影响加载 100
面处超压荷载的均匀性，如图 13 所示（图例数 Overpressure/kPa 80
60
字为测点距加载面中心点的距离）。可以发现， 40
侧向泄爆条件下，各测点超压时程曲线几乎重 20
0
合，荷载均匀性较好，但尾端泄爆条件下各测点
−20
超压曲线具有明显差异，这可归因于尾端泄爆 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Time/s
口引起的流场紊乱。选用侧向泄爆方式，可在保
图 12 不同泄爆条件下加载面处超压荷载对比
证相对较高荷载峰值，同时实现均匀且无振荡的
Fig. 12 Comparison of overpressure loads
加载。 under different venting conditions
20

100 0 m 0.6 m 0 m 0.6 m
0.1 m 0.7 m 15 0.1 m 0.7 m
80 0.2 m 0.8 m 10 0.2 m 0.8 m
0.3 m
0.3 m
0.9 m
0.9 m
Overpressure/kPa 60 0.4 m 1.0 m Overpressure/kPa 5 0.4 m 1.0 m
0.5 m
0.5 m
40
20
0 0
−5
−20
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Time/s Time/s
(a) Side venting (b) End venting

图 13 不同泄爆条件下加载面处超压荷载分布
Fig. 13 Distributions of overpressure loads under different venting conditions
3.3.2 障碍物间距的影响

图 14 对比了障碍物间距为 3 和 6 m 时（工
160
况 B6 和 E6）加载面处的超压时程曲线，图例中 140 6 m side vent 4×25% 3 m
6 m side vent 4×25% 6 m
第 1 个长度表示气云长度，第 2 个长度表示障碍
物间距。可以发现，在 4 个阻塞率均为 25% 的 100
80
障 碍 物 布 置 中 ， 3 m 间 距 工 况 下 的 超 压 峰 值 为 Overpressure/kPa 120
120 kPa，明显高于 6 m 间距工况的 100 kPa。此 60
40
外，两者的升压速率也存在显著差异，3 m 间距 20
工 况 达 到 超 压 峰 值 的 时 间 比 6 m 间 距 工 况 早 0
31 ms。这与装置内部的火焰燃烧状态密切相 −20
0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
关：障碍物间距越小，爆燃过程中流场的湍流强 Time/s
度越高，显著提升燃烧速率，超压峰值和升压速
图 14 障碍物间距对超压的影响
度均随之增大。选用较小的障碍物间距，在相同
Fig. 14 Effect of obstacle gap on overpressure
条件下可在加载面处得到较高的超压荷载。
3.3.3 障碍物数量的影响
图 15 为障碍物间距 3 m、不同障碍物数量（工况 E6、F6、G6、H6、I6 和 J6）条件下，加载面处超压时程
曲线的对比。可以发现，随着障碍物数量的增加，加载面处超压荷载的升压速率逐渐提高，但超压峰值变

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