文献综述
1. 研究背景
当今世界开发新能源迫在眉睫。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源、能源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。随着我国经济高速发展，可燃气体在工业过程和日常生活中得到了广泛应用。然而可燃气体在生产、存储、运输和使用过程中由于意外泄漏所导致的爆炸事故时有发生，这类爆炸事故往往会造成严重的人员和财产损失，因此可燃气体意外爆炸的防治一直是燃烧和爆炸安全领域重要的研究课题。而氢气在生产、存储、运输和使用过程中很容易发生泄漏，并且能够与外部环境的空气混合形成可燃预混气体。当混合气体浓度达到爆炸极限并被点火源引燃将导致严重的意外爆炸事故。泄爆是一种可靠的的气体爆炸防治手段，开展泄爆过程中火焰传播、湍流燃烧和压力上升过程等机制的研究，对于有效预防和控制气体爆炸事故具有重要意义。
2. 国内外研究现状
2.1 可燃气体在受限空间内的爆炸特性及防治方法
2.1.1 受限空间可燃气体的爆炸特性
毕明树[1]认为绝大多数情况下,可燃性气体会密封在密闭空间中,反应器、反应釜、贮罐、管道等装置通常可用来储存或输送这类气体。由于装置设备本身的缺陷或人为因素导致装置内混入空气形成可燃气体混合物而达到爆炸极限,遇引燃源就会发生气体爆炸事故。一旦发生该类事故,就会导致财产损失和人员伤亡。据统计,在石油化工、塑料、橡胶合成及天然气等行业,可燃气体爆燃在事故总数中所占的比例分别高达46%、42%和60%,而且单次事故所造成的人员伤亡和财产损失也大大高于其它事故。
王志荣等人[2]提出在工业生产过程中,生产装置常常需要通过管道连接而形成容器管道系统。就单个容器而言,由于受到约束作用,气体爆炸会产生较高的压强和压力增长速率,通常会产生相同条件下装置外蒸气云爆炸更高的压强,以至于很多装置或设备不能承受而造成人员伤亡和财产损失。而在容器管道系统中,此类爆炸事故的后果更为严重。因为在这种情况下,可燃气体通常在一个装置内引燃而发生爆炸,随后燃烧火焰和爆炸波就会通过管道传播,随着气体压缩和湍流化程度的提高,层流火焰遭到破坏形成湍流燃烧,管道中未燃烧气体由于压缩进入另外一个装置,在喷射火焰的作用下发生二次爆炸,由于“压力累积效应”,二次爆炸产生比一次爆炸更高的压强,常常会导致灾难性的后果。当连接管道的长径比较大时可能会发生爆轰,产生更加严重的后果。
王先杰[3]经过调查分析，发现密闭空间可燃气体泄露爆炸的普遍规律：在事故中，爆炸过程经历了火焰从“层流”向“湍流”的变化，并通火焰湍流流动，引发压力和温度的流动变化，温度最高位置、压力破坏最大的位置、燃烧最烈的位置不一定就是点火源区域；从点火到爆炸，时间间隔约400~600 ms，时间非常短暂，可燃气体在约束条件（密闭空间）燃烧的破坏性远大于无约束条件下的燃烧，壁面和障碍物越多，受到的约束和阻碍就越多，产生的破坏性越大。
2.1.2 受限空间的气体爆炸防治方法
