耦合化学动力学机理的油气爆炸燃烧特性分析

狭长受限空间中，油气爆炸发展过程与化学动力学息息相关。开展汽油着火特性实验，根据着火延迟时间选取适当的化学动力学机理进行简化，确定对爆炸着火延迟时间影响最大的基元反应，利用平面激光诱导荧光(Planner Laser Induced Fluorescence,PLIF)技术开展狭长受限空间油气爆炸燃烧流场特性实验，分析爆炸传播时火焰内混合气燃烧过程。将简化后化学反应机理与计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)耦合，开展数值模拟，结果表明：爆炸传播过程中，外焰区大碳氢分子受热裂解、脱氢，发生氧化反应，生成的自由基向内焰区扩散，生成碳颗粒和H₂O，碳颗粒在内焰区进一步反应生成最终产物；火焰结构经历多个变化过程，结构紊乱与爆炸超压增大相互促进，加剧火焰传播；未燃气体正向流动且速度逐渐减小，火焰锋面后方逆向流动且速度逐渐增大；火焰锋面贴近壁面未燃气体发生燃烧，产物流向管道中心和已燃区，中间区域混合气受到挤压也向后方已燃区运动。研究成果可为油品生产、储存及运输过程中油气爆炸防控提供理论指导。(图24，参28)