管道內障礙物對加氫甲烷爆炸特性的影響

余明高，袁晨樵，鄭凱

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管道內障礙物對加氫甲烷爆炸特性的影響

余明高1,2，袁晨樵1，鄭凱2

（1河南理工大學安全科學與工程學院，河南焦作 454003；2重慶大學煤礦災害動力學與控制國家重點實驗室，重慶 400044）

在搭建小尺寸爆炸平臺的基礎上，研究了當量比為1時，氫氣體積分數分別為0%、25%、50%、75%和100%時，障礙物條件下添加氫氣對管道內甲烷-空氣預混火焰傳播特性的影響。實驗結果表明：最大爆炸壓力、火焰傳播速度都會隨著氫含量和障礙物數量的增加而增大，并且火焰顏色和火焰形狀也會隨之發生變化。但是，障礙物對火焰平均傳播速度的影響較為微弱，并且障礙物對甲烷和氫氣的火焰傳播速度的影響效果也有所不同。最大爆炸壓力與火焰顏色隨氫含量的變化趨勢隨著障礙物數量的增加越來越明顯。氫氣與甲烷相比，障礙物對前者爆炸特性的影響更為明顯。

氫氣；障礙物；甲烷/空氣；爆炸特性

引 言

甲烷爆炸是煤礦重大惡性事故之一，給煤礦安全生產帶來了極大的威脅。為了有效防止煤礦甲烷事故的發生，許多學者都對甲烷的爆炸機理、爆炸特征及其影響因素進行了研究，如鄭立剛等[1]研究了在管道口一端閉口一端開口條件下，點火源位置對甲烷-空氣預混氣爆燃超壓特征的影響。溫小萍等[2]基于火焰動態傳播和超壓信號的高速同步采集，實驗研究了不同湍流激勵條件下瓦斯爆炸火焰結構與壓力波的耦合關系。然而，煤礦井下采空區、封閉火區等區域中的瓦斯除了甲烷氣體之外，還存在著一定量的氫氣[3]。同時，煤體在一定條件下也會產生一定量的氫氣。例如，在常溫、常壓下，自然狀態的煤體可以通過脫附、解吸等作用下釋放出一定量的氫氣。根據前人研究結果[4-7]可知，添加氫氣可以顯著改變甲烷-空氣預混火焰傳播特性，如提高火焰傳播速度、增加預混火焰溫度及爆炸反應活性等。顯然，這些特性的改變增加了瓦斯爆炸危險性，因此有必要開展添加氫氣對瓦斯爆炸影響的研究。

目前學者們對添加氫氣對瓦斯爆炸的影響進行了一系列初步研究。如李增華等[3]研究了添加氫氣會降低甲烷的爆炸下限，增強其爆炸危害性。Ma等[8-9]分別通過球形容器和數值模擬研究了添加氫氣對甲烷/空氣爆炸特性的影響以及在開口和密閉條件下加氫對甲烷/空氣爆炸過程的影響，研究結果表明爆炸壓力會隨著氫含量的增加而增加，并且當量比情況下壓力最大，以及在開口條件下加氫對甲烷/空氣的影響要強于密閉條件。Yu等[10]利用開口管道研究了加氫對瓦斯爆炸特征的影響，研究結果表明隨著氫含量的增加氣體爆炸壓力和火焰傳播速度都會隨之提高，并且火焰結構也會隨之發生變化。賈寶山等[11]通過數值模擬研究了受限空間內瓦斯爆炸與氫氣促進機理，結果表明，隨著混合氣中氫氣含量的增加，瓦斯引爆時間越來越短，其爆炸強度也隨之增大，且氫氣在一定程度上對有害氣體CO、CO2、NO、NO2的生成有很大影響。Porwski等[12]實驗研究了在障礙物管道內氫氣-甲烷-空氣混合氣體爆炸火焰的傳播、加速和爆轟，以及決定爆燃和爆轟的區域和火焰傳播的速度。Salzano等[13]研究了在密閉的柱形容器內不同含量的氫氣/甲烷混合氣體和初始壓力對最大爆炸壓力、最大爆炸壓力上升速率和燃燒速率的影響。Woolley等[14]通過建立密閉和開放的數學模型，研究了氫氣/甲烷混合氣體的爆炸特性，結果表明加氫對氣體的爆炸壓力有顯著的影響。這些研究主要關注于添加氫氣對爆炸壓力、溫度等參數的影響，而對于預混火焰傳播特征的研究較少，因此有必要開展添加氫氣對瓦斯爆炸預混火焰傳播特征的研究。

煤礦井下不可避免地存在各種障礙物，研究表明，障礙物的存在能夠誘導火焰由層流向湍流轉變，從而提高爆炸反應速度，增加爆炸危險性。潘鵬飛等[15]通過密閉管道研究了條形障礙物對瓦斯爆炸的影響，研究表明隨著障礙物數量的增加，爆炸壓力、火焰傳播速度、爆炸壓力上升速率以及爆炸指數都會隨之增加。何學秋等[16]研究了障礙物對瓦斯爆炸火焰結構及火焰傳播的影響，結果表明障礙物會使火焰鋒面褶皺度增大，促進了火焰加速。Alharbi等[17]研究了在障礙物管道內氫氣的火焰傳播，實驗表明障礙物阻塞率增大隨之氣體的峰值壓力以及變化率也會增大。除此之外，根據Ibrhaim等[18]的研究可知障礙物會對爆炸波的誘導、疊加、反射規律以及引起爆轟產生很大的影響。王海賓等[19]研究了水平管道內障礙物對爆炸壓力的影響，結果表明隨著障礙物阻塞率的增加爆炸壓力會相應增大，而改變障礙物的間距則對爆炸過程并無太大影響。余明高等[20]分別研究了交錯障礙物對瓦斯爆炸特征的影響，認為交錯障礙物明顯增強了火焰的形變以及提高了火焰傳播速度和爆炸壓力。林柏泉等[21]研究了障礙物對爆炸火焰以及爆炸波的影響，認為障礙物增強了火焰傳播的湍流現象以及爆炸波的變化幅度。尉存娟等[22]和Hall等[23]研究了管道內障礙物數量對瓦斯爆炸過程的影響，前者研究表明爆炸壓力及其上升速率都隨障礙物數量增加呈先增大后減小的變化規律，而火焰傳播速度則隨障礙物數量增加單調遞增，但其增幅較小；后者則認為在一定范圍內，障礙物數量越多爆炸壓力越大。Gubba等[24]綜合研究了障礙物距離點火位置、障礙物數量以及障礙物間距對預混氣體爆炸的影響。Park等[25]在開放的燃燒室內研究了不同長徑比和阻塞率條件下，多組障礙物對氣體最大爆炸壓力和火焰傳播速度的影響。郭丹彤等[26]運用流體力學軟件AutoRea Gas建立不同阻塞率和不同結構的障礙物爆炸模型，模擬分析不同布置情況對氣體爆炸壓力場的影響程度和規律，研究表明同種障礙物結構下，隨著阻塞率的增加，氣體爆炸壓力的增加程度在一定范圍內呈現出先增大后減小的變化情況；相同阻塞率下，立體障礙物對氣體爆炸壓力場產生的影響明顯大于平面障礙物。

然而，以上研究中還存在著一些缺陷，其研究對象主要還局限于甲烷/空氣等單一氣體，卻忽略了瓦斯中氫氣的存在。因此，本研究搭建了相關的實驗平臺，就障礙物管道內添加氫氣對瓦斯爆炸特性的影響進行了實驗研究，研究對象主要為爆炸預混火焰傳播特征、預混火焰傳播速度及爆炸壓力等，以期對瓦斯爆炸的防治起到一定的理論幫助。

1 實驗裝置和實驗方法

1.1 實驗裝置

為了研究障礙物管道內加氫對甲烷爆炸特性的影響，搭建了有關在障礙物管道內測試當量比為1時不同體積分數混合氣體爆炸特性的實驗系統。系統主要由水平管道、配氣系統、壓力測量系統、點火裝置、光電測量系統組成。其中，管道是實驗的主體部分，所有實驗都在此管道內進行。管道由截面為100 mm×100 mm，高為500 mm，管壁厚度為20 mm的有機玻璃制成，抗壓2 MPa以上。管道底部由不透鋼鋼板封閉，并且在鋼板上開了3個小孔，這是為了安置進氣閥門、壓力傳感器和點火器。管道頂部由保鮮薄膜封閉，起到泄爆作用；配氣系統由空氣壓縮機、甲烷氣體瓶、氫氣氣體瓶、流量控制器以及三通管道構成；壓力傳感器采用的是上海銘動的高頻壓力傳感器，測試范圍為-0.1～0.1 MPa，然后通過數據采集卡采集，采集速率為15 kHz；點火裝置由電子點火器、穩壓電源和點火控制器組成，電子點火器工作電壓為6 V；為了便于觀測，光電傳感器安置在管道側壁的下方。除此之外，為了確保實驗的安全性，本實驗是在室外進行的。同時，為了確保火焰圖像的準確性和清晰度，實驗一般在晚上進行。火焰傳播過程由分辨率為1024×1024的德國LaVision高速攝像儀以5000 frame·s-1的速度進行高速拍攝，以捕捉瓦斯爆炸過程中的火焰顏色和火焰形狀。

為了對比分析不同數量的障礙物管道內加氫對爆炸特性的影響，本實驗分別在4個工況下進行。其中，工況1為空管，工況2為1組障礙物管道，工況3為2組障礙物管道，工況4為3組障礙物管道，如圖1所示。

圖1 實驗工況

1.2 實驗方法

分別對4個工況進行實驗對比，其中障礙物的阻塞率為0.3。實驗過程中，先對氣體進行配氣，其中燃氣中氫氣體積分數分別為0、25%、50%、75%和100%。通過流量控制器調配氣體的流量，經三通閥將氣體預混通入管道內，在管道側壁上方靠近頂口處設有排氣口。依據文獻[11]，調節好通氣流量，通氣總量大約為4倍的容器體積，通氣時間持續約為6～7 min，以保證排盡管道內原有的氣體以及管道內的氣體均勻混合。通氣完畢后，關閉流量控制器的電源以及管道進出口閥門。待氣體靜止大約30 s后，點火引爆，對數據進行采集。

氫氣的體積分數表示為

燃氣當量比表示為

式中，/為實際通入的燃氣與空氣體積比；(/)stoic表示為燃氣與空氣的化學計量比。當量比小于1為貧燃，當量比為1是化學當量比，當量比大于1為富燃。

2 結果與分析

2.1 對爆炸壓力的影響

圖2表示在不同工況下不同氫含量與最大爆炸壓力的變化曲線。從圖中可以看出，無論是空管還是障礙物管道，加氫對氣體的最大爆炸壓力有著很明顯的影響，隨著氫含量的增加而增大，并且上升趨勢也越來越明顯。例如，在工況3下，氫含量為0時，最大爆炸壓力為7.02 kPa。氫含量為25%時，最大爆炸壓力為10.65 kPa，比純甲烷提高了51.7%。氫含量為50%時，最大爆炸壓力為16.75 kPa，比純甲烷提高了137%。氫含量為75%時，最大爆炸壓力為32.3 kPa，比純甲烷提高了360.1%。氫含量為100%時，最大爆炸壓力為66.23 kPa，比純甲烷提高了843%。這是由于加氫可以提高反應中自由基的濃度[11]，加快了預混火焰的燃燒反應速率并增加了反應中產生的熱量，從而促進了氣體爆炸。

圖2 不同工況下氫含量與最大爆炸壓力的變化曲線

從圖2中也可以看出，同一情況下，最大爆炸壓力隨著障礙物數量的增加而增加。例如，氫含量為0時，工況1的最大爆炸壓力為5.01 kPa。然而，在障礙物的干擾作用下，火焰湍流強度增強，爆炸壓力隨之增大[14]。工況2的最大爆炸壓力比工況1提高了22%，為6.11 kPa。工況3比工況1提高了40%，最大爆炸壓力為7.02 kPa。工況4比工況1提高了60%，最大爆炸壓力為8 kPa。同理，氫含量為25%、50%、75%和100%時，其余3個工況的最大爆炸壓力相比于工況1都會有所提高。然而不同的是，氫含量為75%和100%時，最大爆炸壓力隨障礙物數量的增長幅度要明顯大于其余3種體積分數。由此說明，氫含量小于50%時，最大爆炸壓力隨障礙物數量的上升趨勢較為微弱，而氫含量大于50%時，最大爆炸壓力隨障礙物數量的上升則較為明顯。換言之，障礙物對氫氣爆炸壓力的影響要強于它對甲烷的影響。

分析上述原因：由于管道內障礙物的存在，火焰波陣面會發生湍流現象，增大了火焰與氣體的接觸面積，前驅沖擊波對未燃混合物的加熱和壓縮的正反饋機理越顯著，使爆炸反應速度和能量釋放速度隨之加快，氣體爆炸壓力和爆炸指數會隨之增大。障礙物數量的增加，湍流效應增強，隨之爆炸壓力和爆炸指數也會增大[14]。其中，根據文獻[27]可知，爆炸指數為工藝單元危險系數和物質系數的乘積。爆炸指數與危險程度呈正比，爆炸指數越大，危險程度越高。另外，隨著氫含量的增加火焰燃燒反應速率增強[10]。同時在障礙物的擾動作用下火焰鋒面褶皺現象加強，從而極大促進了火焰燃燒反應速率，爆炸壓力也就隨之明顯增大。因此障礙物對氫氣爆炸壓力的影響更為突出。

由圖2還可以看出，就整體而言，隨著障礙物數量的增加曲線斜率越來越大。由此表明，最大爆炸壓力隨氫含量的上升趨勢會隨著障礙物數量增加越來越明顯。在工況1下，氫含量從0逐漸變化到100%，最大爆炸壓力的平均增長率為62.2%。由于障礙物的激勵作用[28]，在工況2下，氫含量從0逐漸變化到100%，最大爆炸壓力的平均增長率比工況1提高了6.23%，為68.43%。同理，在工況3和工況4下，氫含量從0逐漸變化到100%，最大爆炸壓力的平均增長率相比于工況1也都有所提高，分別提高了13.8%和20.6%，為76%和82.8%。

圖3為空管和兩組障礙物管道內不同氫含量的時間-爆炸壓力關系。由圖中可以看出，無論是在空管還是障礙物管道內，氫含量小于50%時會出兩次壓力峰值，分別是泄爆壓力和最大爆炸壓力。而氫含量大于50%時則只出現了一次壓力峰值，也就是最大爆炸壓力。這是由于爆炸過程中薄膜破裂，部分未燃氣體從泄口排出，這就導致了壓力降低[9]，從而出現了第1次壓力峰值，也就是泄爆壓力。隨著火焰的傳播，燃燒反應速率漸漸超過了泄爆速率，壓力開始上升，直到燃燒反應速率等于泄爆速率時，第2次壓力峰值出現，也就是最大爆炸壓力。然而，隨著氫含量的增加，層流火焰傳播速度增大，從而導致燃燒反應與泄爆之間的速率差增大[11]。從圖中也可以看出，隨著氫含量的增加，到達最大壓力峰值的時間縮短。但是，最大壓力峰值出現時刻并不完全與障礙物數量有關。圖4為氫含量為50%時不同工況下時間-爆炸壓力曲線關系。從圖中可以發現，工況4時到達最大壓力峰值時刻最晚，1組障礙物管道時到達最大壓力峰值時刻最早。這就說明最大壓力峰值出現時刻也與火焰-湍流耦合效應發生時刻有關。

圖3 工況1與工況3下不同氫含量的時間-爆炸壓力關系

圖4 氫含量為50%時不同障礙物管道內時間-爆炸壓力關系

2.2 對火焰顏色和火焰形狀的影響

圖5為不同工況下不同氫含量的爆炸火焰圖像。從圖中可以看出，無論是空管還是障礙物管道，隨著氫含量的增加火焰變得越來越明亮且顏色也發生了變化。這主要是由于隨著氫含量的增加反應氣體中自由基的濃度隨之增加，以及不同體積分數的氫氣的光譜不同所導致的。除此之外，在空管和1組障礙物管道內，氫含量為50%時火焰顏色發生顯著變化變為紅色。在2組和3組障礙物管道內，氫含量為25%時火焰顏色就變為了紅色，氫含量為100%時火焰亮度變得十分耀眼。同時在障礙物管道內火焰繞過障礙物后，火焰顏色會慢慢發生變化[29]。以上現象說明了由于障礙物的存在，火焰湍流強度增強，火焰鋒面表面積增大，火焰內部流場各反應物質熱運動能增大，從而引起燃燒反應速率加快和熱釋放速率加快。因此隨著障礙物數量的增加火焰顏色也隨之變化，并且火焰顏色隨氫含量的變化趨勢也越明顯。同時，由于甲烷和氫氣發生燃燒反應時自由基濃度以及其光譜不同導致純甲烷和純氫在不同工況時火焰顏色的變化有明顯的區別，純甲烷時火焰顏色隨障礙物數量的增加由黃變紅，純氫氣時火焰顏色隨障礙物數量的增加由紅變得十分明亮耀眼。從圖中還可以發現，燃氣為純甲烷時隨著障礙物數量的增加，火焰顏色的變化較為微弱，但隨著氫含量的增加障礙物對火焰顏色的影響則較為明顯。這就表明了對于火焰顏色的影響，障礙物對氫氣的作用更為突出。這是由于隨著氫含量的增加火焰鋒面會出現褶皺現象，在障礙物作用下褶皺現象更為明顯，大大增加了火焰鋒面傳與氧氣的接觸面積，從而加快了火焰反應速率和熱釋放速率，火焰顏色變化明顯。

由圖5也可以看出，障礙物和氫氣都會對火焰的形狀產生很大的影響。隨著氫含量的增加火焰鋒面會出現褶皺現象。例如在空管內，氫含量小于50%時火焰鋒面較為平滑，當氫含量大于50%時火焰鋒面開始有褶皺出現。在障礙物管道內，同一條件下，剛剛開始時火焰形狀與空管內的火焰形狀一致。但當火焰傳播到障礙物到附近時，由于障礙物的存在，迫使火焰向中心發展，火焰開始發生形變。然后火焰鋒面從兩個障礙物之間的間隙噴出。當火焰穿過障礙物后，火焰向兩側發展，火焰鋒面變寬，鋒面表面積增大[30]。當火焰大約傳至管道中部時，火焰鋒面開始出現褶皺現象。以上現象說明了隨著障礙物數量的增加火焰鋒面會出現明顯的褶皺現象，并且火焰形變也會越來越明顯。文獻[31]中表示火焰鋒面受到干擾后會改變其穩定狀態，從而使火焰鋒面產生褶皺。燃燒學認為光滑的層流火焰表面表現出來任何變化都認為是火焰湍流現象[26]。因此火焰鋒面因障礙物干擾或其他因素影響所導致的火焰鋒面褶皺現象就是火焰湍流化的表現。

圖5 不同工況下不同氫含量的爆炸火焰圖像

2.3 對火焰速度的影響

已知管道長度為500 mm，根據高速攝像機記錄到的火焰從點火到管口所用的時間，由此可以計算得到火焰平均傳播速度。火焰平均傳播速度可以展現出在不同工況下以及不同氫含量條件下火焰整體的速度變化。圖6所示的是不同工況下不同氫含量與火焰平均傳播速度的變化曲線。從圖中可以看出，在同一條件下，隨著障礙物數量的增加火焰平均傳播速度越來越快。例如，當氫含量為0時，工況1的火焰平均傳播速度為11.63 m·s-1。然而，在障礙物的干擾下，火焰鋒面出現褶皺，增大了火焰鋒面的表面積，火焰的傳播速度隨之增大。工況2的火焰平均傳播速度就比工況1提高了17.8%，為13.70 m·s-1。工況3比工況1提高了21.1%，為14.08 m·s-1。工況4比工況1高了36.5%，為15.87 m·s-1。同理，當氫含量為25%、50%、75%和100%時，相較于工況1，其余3個工況的火焰平均都會有所提高，并且隨著障礙物數量的增加火焰平均傳播速度越來越大。除此之外，在同一工況下，隨著氫含量的增加火焰平均傳播速度也越來越快。例如，在工況3下，氫含量為0時，火焰平均傳播速度為14.08 m·s-1。然而，隨著氫含量的增加火焰燃燒反應速率和熱釋放速率加快，火焰傳播速度也就隨之增大。氫含量為0.25時，火焰平均傳播速度為17.54 m·s-1，比純甲烷提高了24.6%。氫含量為50%時，火焰平均傳播速度為23.26 m·s-1，比純甲烷提高了65.2%。氫含量為75%時，火焰平均傳播速度為41.67 m·s-1，比純甲烷提高了196%。氫含量為100%時，火焰平均傳播速度為83.33 m·s-1，比純甲烷提高了492%。同理，其余3個工況下，火焰傳播速度也會隨著氫含量的增加而增大。

對比圖6和圖2還可以發現，相較于障礙物對最大爆炸壓力的影響，火焰平均傳播速度隨障礙物數量的增長趨勢較為微弱。這就表明障礙物對火焰平均傳播速度的影響較小。這是由于火焰在穿越障礙物時會有部分能量損失[22]，從而導致了部分速度的損失。另一方面火焰在穿過障礙物之后，會向兩邊拉伸，使其縱向速度減小[32]。

圖6 不同工況下氫含量與火焰平均傳播速度的變化曲線

根據高速攝像機記錄得到的火焰鋒面位置隨時間的變化，以及測量出的從點火到火焰鋒面位置的距離，由此可以計算得出火焰傳播速度。火焰傳播速度可以更好展現出隨著火焰鋒面位置變化，火焰速度的變化情況。障礙物對含不同氫含量的瓦斯爆炸火焰傳播速度的影響效果有著明顯的不同。圖7為氫含量分別為0、50%以及100%時，不同工況下火焰傳播距離與火焰傳播速度之間的曲線關系。從圖中可知，在相同條件下，火焰傳播初期4個工況的火焰速度基本一致。氫含量為0和50%時火焰傳播速度隨著障礙物的添加出現了速度峰值，并且峰值出現的次數與障礙物數量是一致的。速度峰值依次出現在距離管道底部100～150、200～250以及300～350 mm。然而，氫含量為100%時，4個工況的火焰傳播速度與火焰傳播距離都基本呈線性關系，隨著火焰傳播距離的增加火焰速度越來越快。分析上述原因：火焰經過障礙物時，火焰的流通面積縮小，導致火焰傳播速度增大。當火焰繞過障礙物后被湍流卷吸而發生橫向拉伸，致使火焰縱向速度減小[32]。之后，在下一個障礙物的作用下，火焰再次獲得加速，如此下去，火焰速度不斷提高。但是，純氫的火焰傳播速度非常快，可以極快地通過障礙物。

圖7 不同工況下火焰傳播距離與火焰傳播速度之間的關系

3 結 論

（1）加氫和障礙物對最大爆炸壓力、火焰顏色和火焰傳播速度都會產生一定的影響，隨著氫含量和障礙物數量的增加而增加，并且火焰形狀也會隨之發生變化。除此之外，純甲烷和純氫在不同工況時火焰顏色變化有明顯的區別。

（2）當氫含量小于50%，最大爆炸壓力隨障礙物數量的增長趨勢較為微弱；當氫含量大于50%時，最大爆炸壓力隨障礙物數量的增長趨勢較為明顯。同樣地，當氫含量為0時，火焰顏色隨障礙物數量的變化趨勢較為微弱，但隨著氫含量的增加障礙物對其影響則越來越明顯。以上表明障礙物對氫氣爆炸特性的影響更為明顯。除此之外，就整體而言，隨著障礙物數量的增加，最大爆炸壓力和火焰顏色隨氫含量的變化趨勢也越明顯。然而，火焰平均傳播速度隨障礙物數量的上升趨勢則較為微弱，這就表明障礙物對火焰平均傳播速度的影響較小。

（3）障礙物對甲烷和氫氣的火焰傳播速度影響效果有很大不同，甲烷在障礙物作用下會出現速度峰值。然而，氫氣在障礙物作用下與空管的速度變化趨勢基本一致，都隨著火焰傳播距離不斷增大。

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Effects of hydrogen addition on explosion characteristics of gas under condition of obstacles

YU Minggao1,2, YUAN Chenqiao1, ZHENG Kai2

(1School of Safety Science Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454003, Henan, China;2State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics Control, Chongqing University, Chongqing 400044, China)

The effects of hydrogen addition on explosion characteristics of gas under the condition of obstacles were investigated. The hydrogen fraction in the methane-hydrogen mixture was varied from 0 to 1 at equivalence ratio of 1. The result indicated that the maximum pressure and propagation speed of flame both increased with increasing fraction of hydrogen and obstacle quantity. In addition, the hydrogen addition can also change flame color and flame front. However, the influence of the obstacle quantity on average propagation velocity of flame was slight, and the effects of the obstacle quantity on flame propagation speed of methane as well as hydrogen were different. Increasing trend of the maximum pressure and flame color with the fraction of hydrogen was more and more obvious as the obstacle quantity increased. The influence of the obstacle quantity on explosion characteristics of hydrogen was more obvious than that of methane.

hydrogen; obstacle; methane/air; explosion characteristics

date: 2016-05-11.

Prof. YU Minggao, mg_yu@126.com

10.11949/j.issn.0438-1157.20160645

TD 712

A

0438—1157（2016）12—5311—09

國家自然科學基金項目（U1361205，51574111）；煤礦災害動力學與控制國家重點實驗室自主研究課題重點項目（2011DA 105287*ZD201401）。

supported by the Natural National Science Foundation of China (U1361205, 51574111).

2016-05-11收到初稿，2016-09-05收到修改稿。

聯系人及第一作者：余明高（1963—），男，教授。