不同分支坑道分布形式及分布位置对油气爆炸超压特性的影响*

吴婧斯，张培理，王 冬，刘慧姝，肖 俊

（中国人民解放军陆军勤务学院油料系, 重庆 401311）

油蒸气与空气的混合物着火或爆炸事故是能源化工领域常见的安全事故，这类事故经常导致人员伤亡和巨额经济损失[1]。据统计，在天然气、石油化工等行业中，这类爆炸事故在事故总数中所占的比例高达60%[2]。因此，研究各类受限空间油气爆炸过程的基本机理和规律，对避免这类安全事故的发生或在这类事故发生时减少人员伤亡和经济损失具有重要意义。

可燃气体爆炸过程研究是安全防护领域的基础研究工作。前人对受限空间可燃气体爆炸过程研究的关注，大多集中在简单受限空间（容器）中，如球形容器[3-4]、柱形直管道[5-7]、弯曲管道[8-11]等。然而，实际工程中分支结构坑（管）道的应用非常普遍，如油料储备洞库坑道、煤矿开采巷道、天然气管网、甚至城市地下通道等。这类分支结构在坑道内发生可燃气体爆炸时，其火焰传播行为和超压发展特性不同于简单的球形和柱形容器中的气体爆炸[1,12-15]。这主要是由于分支结构坑道的存在，使火焰和压力波在多个支通道内传播发展，一方面会产生多个不同的火焰锋面，火焰燃烧的总面积及热释放速率会大大增加[8-9]，另一方面，分支结构坑道也会诱导产生多个压力波，使受限空间内压力场的分布和发展更加复杂[15-16]。同时，爆炸发展过程中，支坑道也会对整个流场内的湍流度产生严重影响[12,14]。由密闭容器内的爆炸理论可知，湍流、火焰速度、超压三者之间存在正反馈机制[13]，因此，这种具有分支结构的坑道内气体爆炸，最显著的特征表现为湍流、火焰、压力波三者之间的强烈耦合和相互激励。……