?

　?。?）爆炸壓力上升速率。實驗測得宏觀靜止狀態(tài)甲烷平均最大爆炸壓力上升速率(dp/dt)max 為32.471MPa/s，湍流狀態(tài)(dp/dt)max 為85.938MPa/s。兩種狀態(tài)下烷-空混合氣體的爆炸壓力上升速率(dp/dt)m 隨甲烷濃度C 的變化情況見圖4。由圖可見，湍流狀態(tài)各濃度甲烷混合氣體的爆炸壓力上升速率(dp/dt)m 較宏觀靜止狀態(tài)明顯增大，且甲烷濃度越接近其爆炸最佳濃度，爆炸壓力上升速率受湍流的影響程度越大。同圖3 對比可見，湍流對甲烷爆炸壓力上升速率的影響較為顯著。

　　爆炸壓力上升速率(dp/dt)m 屬于爆炸瞬時壓力升速，爆炸壓力峰值時間對應爆炸平均壓力升速。湍流氣體爆炸屬于極為不穩(wěn)定的激烈化學反應，考察整個過程的平均參數(shù)對其特性研究很有價值。圖5 顯示了宏觀靜止和湍流狀態(tài)下烷-空混合氣體的爆炸壓力峰值時間隨甲烷濃度變化的情況。由圖可見，湍流狀態(tài)各濃度甲烷混合氣體的爆炸壓力峰值時間tm 較宏觀靜止狀態(tài)明顯縮短，甲烷濃度越接近其爆炸最佳濃度縮短幅度越小。

　　基于以上分析，說明湍流可提高瓦斯爆炸壓力上升速率，增強其爆炸激烈程度。主要原因是由于湍流狀態(tài)混合氣體分子不規(guī)則脈動，燃燒火焰面扭曲，已燃區(qū)和未燃區(qū)的接觸面增加，加大了反應游離基和熱量的運輸，使反應物的質(zhì)量消耗速率大大增加。

　　（3）湍流強度變化對爆炸的影響。由圖3 可知較高濃度甲烷的爆炸壓力受湍流的影響程度較大。為了清晰體現(xiàn)湍流強度變化對爆炸的影響規(guī)律，取甲烷濃度為16%，在高壓空氣儲氣罐壓力Pair 為0.3、0.6 和1 MPa 產(chǎn)生的湍流狀態(tài)下，對烷-空混合氣體進行爆炸壓力測試，見圖6。由圖可見，隨著湍流強度不斷增大，爆炸超壓峰值升高，壓力上升速率增大，到達壓力

　　峰值時間縮短。所以，在同一瓦斯?jié)舛认?，混合氣體湍流強度越大，瓦斯爆炸越猛烈，造成的事故后果也必然越嚴重。

　　3 結(jié)論

　?。?）甲烷的爆炸極限基本不受氣體流動狀態(tài)的影響。湍流狀態(tài)烷-空混合氣體爆炸壓力和爆炸壓力上升速率較宏觀靜止態(tài)明顯增大，爆炸壓力峰值時間明顯縮短，其中爆炸壓力上升速率受湍流影響較為顯著。

　　（2）在甲烷爆炸極限范圍內(nèi)，濃度越高，爆炸壓力受湍流的影響程度越大；越靠近甲烷爆炸最佳濃度，爆炸壓力上升速率受湍流

　　的影響程度越大，爆炸壓力峰值時間也明顯縮短。

　?。?）同一濃度的烷-空混合氣體，爆炸壓力和爆炸壓力上升速率隨著湍流的加強而增大；爆炸壓力峰值時間則縮短。

　　（4）煤礦井下氣體的湍流程度越高，瓦斯爆炸強度越大。避免和減少井下氣體湍流對降低礦井瓦斯爆炸強度具有積極意義。