惰性气体和水蒸气对长直空间燃气爆炸超压及其振荡的抑制作用

长直空间燃气爆炸超压及其振荡将对人员和结构安全产生不利影响。为减轻燃气爆炸危害,基于CFD软件FLACS建立了长直管道空间燃气爆炸数值模型,并对模型进行了验证。
利用已验证的数值模型,研究了添加不同体积分数CO₂、N₂和水蒸气的化学当量比CH₄/空气混合气体的爆炸,讨论了惰性气体和水蒸气的体积分数对爆炸超压及其振荡的影响,并对比了3种气体的抑爆效果。结果表明：CO₂、水蒸气和N₂的体积分数每增加10%,密闭管道气体爆炸的最终超压将分别下降81、47、65 kPa,尾端泄爆管道分别下降24、25、20 kPa,3种气体的体积分数分别为25%、26%、30%时,爆炸被完全抑制;CO₂、水蒸气和N₂均能有效抑制爆炸超压的振荡,压力振幅和压力振荡频率均随添加气体体积分数的增加而减小;CO₂对爆炸超压及其振荡的抑制效果最好,水蒸气次之,N₂最弱,这与3种气体的物理特性及其抑爆机理的差异有关。