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作者：胡洋;张海霞;宋民航;崔涛;吕硕;耿畅;刘益君;
单位：华北科技学院安全工程学院;有毒有害气体监测预警应急管理部重点实验室;
摘要：聚焦掺氢天然气输运系统的燃爆风险防控问题,旨在为管道安全设计与抑爆技术开发提供一定理论支撑。采用数值模拟方法,构建12 m长密闭圆形管道模型,系统模拟不同掺氢比(0、30%、50%、70%和100%)下的预混气体爆炸过程。通过分析掺氢比对火焰边界传播速度、流场扰动特性及压力波演化机制的影响,获得掺氢天然气管道爆炸特性。研究结果表明:随着可燃气体掺氢比由0增大到100%,反应进程显著加速,管道内火焰边界速度平均值由30.3 m/s加速至428.6 m/s;氢气添加量增加导致流场提前出现强扰动,火焰边界提前失稳形成典型“郁金香形”双火焰层结构;掺氢比增大使爆炸产生的压力显著增强,当掺氢比为100%时,在管道末端达到超压峰值1.074 8 MPa,分析是氢气燃烧速度加快、传热加强及气体急速膨胀共同作用的结果,此时在管道末端最大压力梯度为312.4 k Pa/m。
关键词：安全工程;;数值模拟;;密闭管道;;掺氢天然气;;火焰形态;;爆炸超压
基金资助：国家重点研发计划项目(2024YFC3013801);; 河北省高等学校科学研究青年基金项目(QN2025006);; 国家级大学生创新创业训练计划项目(202411104008)
