煤炭科学技术

作者：王雁冰, 丁宝山, 付代睿, 黄晢航, 李守业, 王滔,

关键词：液氧瞬态相变膨胀, 高速纹影系统, 超压检测系统, 气体前沿, 传播特性,

针对不同液氧量对液氧瞬态相变膨胀效果的影响问题，通过高速纹影系统和超压检测系统对液氧相变膨胀产生的气体前沿与混合气体在自由场中的传播规律，以及气体压力的变化开展研究。设计了直径20 mm、长度5、7、10 cm的3种不同尺寸药包，以尺寸控制液氧量，并设置了2个位置不同的压力传感器，对气体压力的变化进行全面测量。通过选取气体传播过程中典型时刻的纹影图像，分析气体前沿与混合气体的波动变化，对比分析3种液氧量下液氧相变膨胀的气体传播过程、速度变化、压力变化，并将理论分析与试验结果相结合，得到混合气体在自由场中传播规律及演化过程和压力分布特性。结果表明：从点火头引燃液氧吸收剂开始，液氧吸收剂释放出大量热量激发液氧迅速相变膨胀，气体在药包内部不断积累升温、升压，直至达到药包的致裂压力极限后，气体前沿与混合气体以药包为中心向外呈球形先伴随后分离式传播。液氧量增加，加速了液氧气化与能量聚集效率，分离时间随液氧量增大提前，累压时间由2.91 ms减少至1.20 ms，缩短了58.76%；气体前沿传播速度加快，速度峰值由1 025.64 m/s提升至1 487.18 m/s，增长了45%；测点1超压峰值压力由35.65 kPa增大到40.93 kPa，增长了14.81%；正压作用时间和峰值冲量的增长是非线性的，7 cm时均为最大，10 cm时均下降，药包过长可能导致相变能量分散或因长径比失衡引发湍流、反射波干扰，虽提升峰值压力但降低能量持续作用效率。

来源：2026年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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