?

　?。?）爆炸壓力上升速率。實(shí)驗(yàn)測(cè)得宏觀靜止?fàn)顟B(tài)甲烷平均最大爆炸壓力上升速率(dp/dt)max 為32.471MPa/s，湍流狀態(tài)(dp/dt)max 為85.938MPa/s。兩種狀態(tài)下烷-空混合氣體的爆炸壓力上升速率(dp/dt)m 隨甲烷濃度C 的變化情況見(jiàn)圖4。由圖可見(jiàn)，湍流狀態(tài)各濃度甲烷混合氣體的爆炸壓力上升速率(dp/dt)m 較宏觀靜止?fàn)顟B(tài)明顯增大，且甲烷濃度越接近其爆炸最佳濃度，爆炸壓力上升速率受湍流的影響程度越大。同圖3 對(duì)比可見(jiàn)，湍流對(duì)甲烷爆炸壓力上升速率的影響較為顯著。

　　爆炸壓力上升速率(dp/dt)m 屬于爆炸瞬時(shí)壓力升速，爆炸壓力峰值時(shí)間對(duì)應(yīng)爆炸平均壓力升速。湍流氣體爆炸屬于極為不穩(wěn)定的激烈化學(xué)反應(yīng)，考察整個(gè)過(guò)程的平均參數(shù)對(duì)其特性研究很有價(jià)值。圖5 顯示了宏觀靜止和湍流狀態(tài)下烷-空混合氣體的爆炸壓力峰值時(shí)間隨甲烷濃度變化的情況。由圖可見(jiàn)，湍流狀態(tài)各濃度甲烷混合氣體的爆炸壓力峰值時(shí)間tm 較宏觀靜止?fàn)顟B(tài)明顯縮短，甲烷濃度越接近其爆炸最佳濃度縮短幅度越小。

　　基于以上分析，說(shuō)明湍流可提高瓦斯爆炸壓力上升速率，增強(qiáng)其爆炸激烈程度。主要原因是由于湍流狀態(tài)混合氣體分子不規(guī)則脈動(dòng)，燃燒火焰面扭曲，已燃區(qū)和未燃區(qū)的接觸面增加，加大了反應(yīng)游離基和熱量的運(yùn)輸，使反應(yīng)物的質(zhì)量消耗速率大大增加。

　　（3）湍流強(qiáng)度變化對(duì)爆炸的影響。由圖3 可知較高濃度甲烷的爆炸壓力受湍流的影響程度較大。為了清晰體現(xiàn)湍流強(qiáng)度變化對(duì)爆炸的影響規(guī)律，取甲烷濃度為16%，在高壓空氣儲(chǔ)氣罐壓力Pair 為0.3、0.6 和1 MPa 產(chǎn)生的湍流狀態(tài)下，對(duì)烷-空混合氣體進(jìn)行爆炸壓力測(cè)試，見(jiàn)圖6。由圖可見(jiàn)，隨著湍流強(qiáng)度不斷增大，爆炸超壓峰值升高，壓力上升速率增大，到達(dá)壓力

　　峰值時(shí)間縮短。所以，在同一瓦斯?jié)舛认?，混合氣體湍流強(qiáng)度越大，瓦斯爆炸越猛烈，造成的事故后果也必然越嚴(yán)重。

　　3 結(jié)論

　?。?）甲烷的爆炸極限基本不受氣體流動(dòng)狀態(tài)的影響。湍流狀態(tài)烷-空混合氣體爆炸壓力和爆炸壓力上升速率較宏觀靜止態(tài)明顯增大，爆炸壓力峰值時(shí)間明顯縮短，其中爆炸壓力上升速率受湍流影響較為顯著。

　　（2）在甲烷爆炸極限范圍內(nèi)，濃度越高，爆炸壓力受湍流的影響程度越大；越靠近甲烷爆炸最佳濃度，爆炸壓力上升速率受湍流

　　的影響程度越大，爆炸壓力峰值時(shí)間也明顯縮短。

　?。?）同一濃度的烷-空混合氣體，爆炸壓力和爆炸壓力上升速率隨著湍流的加強(qiáng)而增大；爆炸壓力峰值時(shí)間則縮短。

　?。?）煤礦井下氣體的湍流程度越高，瓦斯爆炸強(qiáng)度越大。避免和減少井下氣體湍流對(duì)降低礦井瓦斯爆炸強(qiáng)度具有積極意義。