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封閉管道內(nèi)氫氣-空氣混合物初始溫度與當(dāng)量比對(duì)火焰?zhèn)鞑ゼ氨ㄌ匦缘鸟詈闲?yīng)研究

《International Journal of Hydrogen Energy》：Coupled effects of initial temperature and equivalence ratio on flame propagation and explosion characteristics of hydrogen–air mixtures in a closed duct

【字體：大中小】 時(shí)間：2026年02月16日 來源：International Journal of Hydrogen Energy 8.3

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　　本文推薦閱讀一篇關(guān)于低溫氫安全的重要研究。文章采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，系統(tǒng)探究了密閉管道內(nèi)低溫預(yù)混氫/空氣混合物的爆炸特性與火焰?zhèn)鞑ヒ?guī)律。研究揭示了低溫環(huán)境通過增強(qiáng)火焰不穩(wěn)定性、壁面約束和壓力波耦合效應(yīng)，顯著促進(jìn)火焰加速和爆炸超壓（如100 K時(shí)峰值超壓和升壓速率分別提升至300 K時(shí)的2.92倍和5.56倍），為氫能系統(tǒng)的低溫安全設(shè)計(jì)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了關(guān)鍵理論依據(jù)。

高亮

（文檔中未提供“Highlight”章節(jié)的具體內(nèi)容，此處基于文章核心結(jié)論進(jìn)行概括性翻譯）

低初始溫度下，熱擴(kuò)散不穩(wěn)定性（Thermal-diffusion instability， TD instability）是主導(dǎo)機(jī)制，它顯著增強(qiáng)了火焰前鋒的褶皺程度，從而加速了火焰?zhèn)鞑ゲ⑻嵘吮ǔ瑝骸?/div>

結(jié)論

本文結(jié)合理論分析與數(shù)值模擬，研究了密閉管道內(nèi)低溫預(yù)混氫/空氣混合物的爆炸特性與火焰?zhèn)鞑ァＭㄟ^改變預(yù)混氣體的初始溫度和當(dāng)量比，本研究分析了火焰?zhèn)鞑バ袨椤⒉环€(wěn)定性、傳播速度及爆炸特征。獲得的主要結(jié)論如下。

•
(1) 在低溫條件下，熱擴(kuò)散不穩(wěn)定性（TD instability）增強(qiáng)，成為主導(dǎo)的火焰失穩(wěn)機(jī)制，促進(jìn)了火焰前鋒的嚴(yán)重褶皺。
•
(2) 降低初始溫度會(huì)顯著加快火焰?zhèn)鞑ニ俣炔⑻岣弑ǔ瑝骸Ｅc300 K相比，100 K時(shí)的峰值超壓和壓力上升速率分別增加了2.92倍和5.56倍。火焰?zhèn)鞑ニ俣纫搽S溫度降低而增加，且其與當(dāng)量比呈非線性關(guān)系。
•
(3) 低溫、壁面約束和壓力波三者之間存在強(qiáng)烈的耦合效應(yīng)，這種耦合共同驅(qū)動(dòng)了火焰加速和爆炸強(qiáng)度的急劇上升。
•
(4) 對(duì)于低溫（100 K）氫/空氣混合物，其爆炸強(qiáng)度隨當(dāng)量比減小（變貧燃）而降低，但火焰?zhèn)鞑サ募铀仝厔?shì)卻更為明顯。

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