【摘 要】
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磁场可以通过作用离子、带电基团、磁性粒子等对化学反应产生影响。气体爆炸是自由基链式反应过程,自由基是顺磁性物质,磁场可以通过作用链式反应的关键物质-自由基来影响气体爆炸。目前,磁场对离子型反应和发动机燃烧等领域比较深入,而在磁场效应对气体爆炸的影响及机理研究还不够深入。本文利用磁场影响预混可燃气体爆炸机理的研究方法,实验研究磁场对不同预混可燃气体爆炸特征和爆炸产物的影响规律,数值模拟分析不同预混可
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磁场可以通过作用离子、带电基团、磁性粒子等对化学反应产生影响。气体爆炸是自由基链式反应过程,自由基是顺磁性物质,磁场可以通过作用链式反应的关键物质-自由基来影响气体爆炸。目前,磁场对离子型反应和发动机燃烧等领域比较深入,而在磁场效应对气体爆炸的影响及机理研究还不够深入。本文利用磁场影响预混可燃气体爆炸机理的研究方法,实验研究磁场对不同预混可燃气体爆炸特征和爆炸产物的影响规律,数值模拟分析不同预混可燃气体爆炸自由基反应过程,根据模拟结果开展磁场作用力对关键自由基作用力计算与分析,在此基础上揭示磁场对预混可燃气体爆炸的影响机理。开展磁场对甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、乙炔预混气体爆炸影响实验。通过采集爆炸压力和火焰传播速度数据,探究磁场对爆炸特征的影响规律。通过气相色谱和质谱联用技术对爆炸产物开展定量分析,得到磁场对爆炸产物的影响规律。利用Chemkin-Pro软件开展数值模拟分析,得到爆炸过程中的关键自由基和重要基元反应。结合模拟结果,利用Curie’s Law和磁场对自由基作用力理论,计算得到梯度磁场力对关键自由基的作用力大小。研究结果表明:与无磁场相比,磁场抑制预混可燃气体爆炸,随着磁场强度增加,抑制效果增强。磁场改变可燃气体反应路径,链式反应提前终止,使爆炸产生的包括碳氢化合物在内的中间产物的总含量增加,导致预混可燃气体爆炸压力和火焰传播速度降低。
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