随着我国能源供给结构的变化,开发非常规天然气资源成为解决我国能源紧缺问题的有效手段之一。其中瓦斯是煤矿开采过程中产生的具有潜在危险的物质,但同时又可作为清洁能源非常规天然气进行使用,以减少其对环境的污染。然而在瓦斯抽采、运输和储存等过程中一旦发生泄漏或遭遇明火则会造成严重后果,因此如何有效的抑制气体爆炸传播显得尤为重要。本文通过实验与数值模拟对超细水雾和多孔介质影响瓦斯爆炸传播特性机理进行深入探索,总结了协同抑制规律并探讨了抑制机理,可为完善可对改进瓦斯运输过程中的抑爆措施及装备提供必要的技术支撑。本文通过两部分实验研究了超细水雾和多孔介质对9.5%甲烷-空气预混气爆炸抑制作用,着重分析了火焰结构、火焰锋面传播速度和爆炸超压等特征参数。首先研究了多孔泡沫金属与超细水雾共同抑制瓦斯爆炸,研究发现随着超细水雾浓度增加,火焰锋面传播速度峰值逐渐减小,爆炸超压逐渐减小,爆炸超压峰值出现时间也随之缩短。随着多孔材料孔径的减小,火焰锋面传播速度逐渐减小,压力衰减率明显增加。在超细水雾浓度为1453.1 g/m~3、多孔材料孔隙率为87%和孔隙密度为20 PPI条件下,抑制效果最佳。与9.5%甲烷/空气预混气体相比,火焰前沿传播速度和爆炸超压分别降低了44.23%和40.62%。其次研究一维多孔介质与超细水雾协同抑制瓦斯爆炸特性。研究发现趋势与多孔材料和超细水雾共同抑制大致相同。然而多孔介质孔径过大时犹如障碍物,虽对多孔介质上游的火焰传播有阻塞降低作用,但火焰穿过多孔介质造成淬熄失效,湍流加剧导致危险性增加,由抑爆作用转变为促爆作用。随着超细水雾浓度的增加,多孔介质淬熄能力可提高,火焰无法穿过多孔介质。二者协同抑制瓦斯爆炸的效果优于单一抑爆方式。最后采用涡耗散概念模型与大涡模型对超细水雾与多孔介质协同抑爆进行数值模拟,模拟得到的火焰结构、火焰传播速度变化趋势和超压升高趋势均与实验结果相近。结果表明添加超细水雾吸收反应区大量热能,降低反应速率,此外多孔材料的存在使爆炸冲击波在其表面入射时,大部分冲击波沿孔通道进入多孔材料内部,冲击波在多孔介质内部不断的反射消耗,该作用使多孔介质能够有效地吸收了部分前驱冲击波,破坏正反馈机制。多孔介质增加了管道阻塞率,导致气体流动受阻,在多孔介质区的湍流十分明显,仅影响了火焰锋面的传播速度,并未改变火焰结构。超细水雾和多孔介质之间存在良好的协同作用。