近日，大连理工大学毕明树教授课题组的一项研究指出，超细水雾吸热和汽化膨胀两种效应的共同作用导致增强和抑制甲烷/空气爆炸两种相反的结果，液滴特性参数和水雾质量浓度对抑制爆炸也有影响。这项研究为实现有效的爆炸抑制提供了理论基础。成果日前发表于《煤炭学报》2016年第7期，论文第一作者为课题组的曹兴岩。

　　超细水雾已被公认为是一种能有效抑制可燃气体爆炸的抑制剂。同时，由于超细水雾具有高效、低廉和环保等优点，在火灾爆炸防治中被广泛应用并逐渐取代哈龙灭火剂。然而在实验中发现，超细水雾能导致爆炸产生增强与抑制两种截然相反的效果。少数学者已提出水雾会导致爆炸增强，且大部分侧重于实验研究，未进行深入的解释与定量分析。

　　为了探究超细水雾导致爆炸增强与抑制的机理，定量分析水雾汽化膨胀对容器内压力及液滴参数对气液两相作用过程的影响，研究人员通过数值模拟的方法对密闭容器内部超细水雾与甲烷/空气爆炸火焰的相互作用机理进行了研究。采用大涡模型和部分预混燃烧模型分别对爆炸火焰流场和甲烷/空气燃烧过程进行计算；利用欧拉-拉格朗日方法对连续相和离散相方程进行耦合求解，实现气液两相间的质量、动量和能量的传递。

　　为了验证模型的准确性，研究人员采用了4种手段：(1)采用超声波雾化方式生成微米级液滴，通过PDPA测量液滴索泰尔平均直径为10.03 μm，且粒径状态分布均匀，保证数值模拟中采用精确的粒径参数；(2)根据精密电子天平测得水雾的雾化速率，得到雾化速率为恒定值；(3)由于受曳力的影响超细水雾逃逸于容器顶部雾化系统后将均匀弥散于容器中，根据雾化速率确定容器内水雾质量浓度，进而保证实验与模拟工况条件相同；(4)可视化燃烧室中火焰动态演变过程借助高速摄像机捕捉。

　　研究表明，水雾吸收的汽化潜热大于显热，且两者均远大于液滴的动量吸收作用；液滴粒径、速度和水雾质量浓度将影响火焰面的温度、导温系数、脉动速度和湍流尺度，进而影响火焰传播速度和容器内部的热增速率。

　　该项研究得到了辽宁省优秀人才基金项目的资助。