在全球能源危机的大背景下,全球多国倡导低碳能源。我国能源结构也正在向着低碳能源转变,其中天然气的占比日益增加,天然气不仅用途广泛而且价格便宜,天然气经过开采和加工后不但供给到城镇中作为燃气能源,还用于化工生产、工业发电和汽车燃料等工业生产活动中。虽然天然气优点很多,但其仍然存在一定的不足。天然气的主要成分为甲烷,存在火焰传播速度较慢、可燃极限范围小等不足。此外,天然气又是易燃易爆气体,在其开采、运输、贮藏和使用过程中会存在一定的安全隐患,严重威胁着我国经济发展和人民的生命安全。为了提高天然气的燃烧性能和运输、使用中的安全性,本文通过自行搭建的两套实验测试系统,利用不锈钢管道、有机玻璃方管和消爆仓等设备,并结合高速摄像机、压力传感器和噪声传感器等先进测试仪器,对甲烷-空气爆燃火焰开展了相关研究,分别探究了 H2和氩气对甲烷-空气爆燃火焰传播特性的影响、消爆仓对甲烷-空气爆燃火焰泄爆过程抑制研究以及聚酯纤维棉对甲烷-空气爆燃火焰噪声与振动的抑制研究。得到的主要结论概述如下:(1)研究H2对甲烷-空气爆燃火焰传播特性的影响时,发现爆燃火焰传播速度和压力不仅受到H2的影响,还受到管口薄膜破裂程度的影响;在当量比Φ值较低时,H2的加入可以有效的增加火焰传播速度和爆燃压力;在当量比Φ较高时,随着H2含量的增加,管口薄膜破损程度增大,使冲出管道的未燃气体较多,发生出口段火焰传播速度降低,爆燃压力曲线第一压力峰值增大,第二压力峰值减小的现象。(2)研究氩气对甲烷-空气爆燃火焰传播特性的影响时,发现氩气的加入使得火焰前锋的不稳定性增大,并且氩气可以有效的降低甲烷-空气爆燃火焰的传播速度和爆燃压力。(3)研究消爆仓对爆燃火焰传播速度、爆燃压力等特性参数的抑制影响时,发现消爆仓内的抑爆环对管道内的气体泄放具有缓冲作用,降低了爆燃火焰传播速度;此外,消爆仓内部的抑爆环上的多孔结构起到缓冲作用和淬熄一部分管口处的爆燃火焰降低了爆燃压力曲线的第二、第三压力峰值。(4)在有机玻璃方管内,探究了聚酯纤维棉对甲烷-空气爆燃火焰的抑制作用,并将爆燃火焰噪声曲线结合振动曲线进行了详细的对比分析,发现有机玻璃方管中布设聚酯纤维棉可以使火焰传播峰值速度降低,同时可以降低爆燃火焰产生的噪声声压级和振动速度,并且实验发现管内爆燃火焰噪声和管壁振动之间存在一定耦合关系。图[57]表[12]参[86]