本项目开展管束和气相爆轰波作用强化DDT实验研究。实验气体为H2/O2/Ar预混气和C3H8/O2预混气。DDT和预混气成份和管束参数有关。管束参数包括管径、长度和管数等。采用红宝石激光阴影流场显示、烟膜(烟迹片)、激光光谱(OH-PLIF和TDLAS),以及压力和火焰信号测量方法,探索管束强化DDT过程唯象规律和主要影响因素。项目总结如下:(1)DDT转变唯象特征。DDT湍流火焰在直管加速传播过程中,存在拉断或中空现象。DDT转变边界形状是随机的,不具重复性。对H2/O2/Ar预混气,提高初压、点火放电电压和降低Ar稀释度,会缩短DDT距离。增大爆轰管长度,DDT距离无明显变化。(2)管束能明显缩短DDT距离。采用烟迹片测量管束强化DDT胞格结构,在项目条件下,最佳管束几何参数为D=8mm, L=50mm, Tn=5,Ds=50mm。采用该管束参数,DDT距离随初压变化很小。(3)管束强化DDT转变机制。DDT转变有三种机制。激波双马赫反射、激波单马赫反射和湍流火焰加速。当给定管径、管数、初压、管束与点火位置的距离时,缩短管长,DDT转变边界趋于直线。(4)二次起爆是管束下游DDT转变主控因素。受管束出口稀疏波影响,爆轰波衰减至熄灭,诱导激波和化学反应区分离。诱导激波在爆轰管内壁先规则反射后马赫反射。对单管、管长为100mm、管径为8mm的管束,当P0≤5.33kPa,爆轰波在管束下游完全熄灭。当P0>5.33kPa,二次起爆管束下游能使爆轰波恢复,管束对爆轰波影响是局部的。管束下游二次起爆来自诱导激波在内壁反射和湍流火焰加速。增大预混气初压和管长、管数增加和缩小管径,可缩短二次起爆距离。(5)OH-PLIF和自发光高速摄影表明:自点火火焰呈三维湍流结构。采用电控破膜可提高爆炸流场OH-PLIF测量成功率,难点是多目标时间同步控制。低温是多处自点火火焰,高温为近似垂直管道轴线的平面火焰。火焰形状和燃料成分、当量比和压力密切相关,不同条件火焰唯象特征差别显著。(6)点火延时是评价燃料化学反应特性较合理的数据,可给出不同压力、温度和当量比条件的燃料点火延时,为DDT燃料筛选提供依据。(7)直管中,当地爆炸产生的冲击波及其在壁面反射与诱导激波融合,是促进DDT过程二次点火的重要因素。(8)发展了气相和两相爆轰的高精度三维并行计算软件,为管束强化DDT机理性研究奠定基础。 2100433B