在工业生产领域,气体爆炸事故频发不断,特别在煤炭开采行业中,瓦斯爆炸事故时有发生,对人民的生命财产安全造成极大威胁。因此,对气体爆炸的防治工作一直是相关学者的研究重点,对更优良抑爆剂探索与开发的脚步从未停止。气体抑爆剂可与可燃物和氧化剂分子形成分子级的混合,因而起到更佳的抑爆效果,而七氟丙烷作为哈龙替代剂的一种,因其具有优良的化学抑制作用,已经受到许多学者的关注。但对七氟丙烷的研究多集中于灭火领域,对于七氟丙烷分别产生增强和抑制效果的工况总结还不够系统,对于七氟丙烷抑制火焰的机理还未形成统一结论。因此,本文对七氟丙烷影响甲烷-空气爆炸的效果开展研究,将实验研究和数值计算相结合,探究了七氟丙烷对气体爆炸的作用规律和抑制机理,具体研究内容如下:(1)搭建了七氟丙烷抑制甲烷-空气爆炸的密闭可视化实验平台,包括密闭爆炸室、配气系统、点火系统和同步控制及数据采集系统,可实现甲烷-空气爆炸火焰传播动态过程图像的高速摄录以及爆炸压力变化过程的高频采集。(2)开展了七氟丙烷影响不同当量比甲烷-空气爆炸的实验研究,考察了在甲烷-空气为贫燃、化学计量浓度和富燃条件下,加入不同浓度七氟丙烷对爆炸火焰传播过程和爆炸压力的影响。在贫燃和化学计量浓度条件下,随着加入七氟丙烷浓度的增大,爆炸强度先增强后减弱,当量比为0.6时爆炸超压始终大于无抑制剂工况,当量比为0.8和1时七氟丙烷浓度达8%和6%后爆炸超压才低于无抑制剂工况;在富燃条件下,加入七氟丙烷会对爆炸产生抑制效果;得到了当量比为0.6、0.8、1、1.2和1.4时七氟丙烷的临界抑制浓度分别为10.5%、9.5%、6.5%、4%和3%。(3)利用Chemkin软件研究了七氟丙烷对于甲烷-空气爆炸的作用机理,采用敏感性分析法和反应速率分析法探究了七氟丙烷影响甲烷-空气爆炸的化学反应机理,得到含氟自由基对氧气分子的吸附作用以及七氟丙烷分子的吸热分解过程对爆炸起到了抑制效果,而含氟自由基的氧化过程则促进了爆炸反应的进行;同时得到七氟丙烷在甲烷-空气燃烧体系中的分解路径,分析了七氟丙烷影响甲烷燃烧链式反应的过程。(4)开展了七氟丙烷-惰性气体(氮气和二氧化碳)复合影响甲烷-空气爆炸的实验研究,在各当量比条件下,七氟丙烷-惰性气体均会起到协同抑制作用,即二者的混合抑制效果优于二者单独作用时影响效果的累加,且二氧化碳的抑制效果优于氮气,惰性气体由于其优良的稀释和吸热效应可以减弱贫燃条件下七氟丙烷对爆炸的增强效果。