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作者：张莉聪;邹凤韬;吴林阳;李宜珂;
单位：华北科技学院安全工程学院;
摘要：当前对于CO_2的抑爆研究多集中在爆炸压力峰值、火焰传播速度等参数上，而对CO_2抑制甲烷爆炸中自由基的变化情况、湍流分布等研究相对较少。针对瓦斯抽采管路内甲烷预混气体的爆炸传播特性，通过理论分析、实验研究和数值模拟相结合的方法，系统研究CO_2在不同喷射压力、喷头布局及控制时序下的抑爆机制。实验采用自主搭建的中尺度爆炸激波管系统，结合火焰传感器与光谱技术，捕捉火焰特征参数及典型自由基演变规律；基于CHEMKIN-PRO软件构建甲烷爆炸化学反应动力学模型，定性、定量分析了CO_2对关键自由基的抑制效应。研究结果表明：喷口流量为6.38 m~3/s时，火焰传播速度最大降幅79.3%，火焰信号强度显著降低，·OH自由基摩尔分数下降14.7%；高压喷射形成的局部湍流强度峰值（约20%）可显著提高CO_2扩散效率，提升抑爆效果；双喷头错时倾斜喷射策略效果最好，通过时空耦合设计，同时控制抑爆剂喷射量和喷射时间，构建“物理稀释-化学抑制-动态拦截”三重屏障，使·OH自由基摩尔分数下降47.64%，显著优于传统单喷头方案及其他双喷头方案。
关键词：瓦斯爆炸;;火焰传播抑制;;CO_2抑爆;;CO_2喷射压力;;湍流强度;;喷头布局;;自由基浓度;;时空耦合设计
基金资助：国家自然科学基金面上项目(51874134);; 中央高校基本科研业务费资助项目(3142016004);; 应急管理部工业安全事故分析与监测预警重点实验室开放基金资助项目(F2302);; 河北省实验教学与实验室建设项目
