住宅建筑中使用的天然气持续泄漏且满足爆炸条件,便可发生爆炸,对人们的人身安全和财产安全造成伤害。住宅建筑中的窗口平常的主要用途为通风和采光。发生天然气爆炸事故时,作为住宅建筑中与外界联通的主要建筑部件,此时窗口作为泄爆口极其重要。住宅建筑中的常见窗口在形状上近似可分为正方形和长方形,在面积大小和开口位置上存在差异。因此,分别开展正方形和长方形泄爆口,在不同泄爆面积和开口位置条件下的爆炸研究,进而确定窗口的安全开设方式,对住宅建筑中发生天然气爆炸事故时的减灾具有积极意义。本研究自主设计尺寸300mm×300mm×600mm,L/D=2的天然气爆炸实验平台,通过系统的改变泄爆口形状、泄爆面积和开口位置,研究了泄爆口的开设方式对天然气主要成分甲烷爆炸特性的影响。研究表明:腔室内的火焰阵面结构演化、火焰阵面位置与火焰传播速度均以泄爆口的开启为节点,划分为泄爆口开启前阶段和泄爆口开启后阶段。开启前阶段,初期火焰以不受壁面限制的球型火焰形状燃烧发育,后发展为指形火焰,火焰以一个较大的初始速度传播,振荡后趋于平缓,火焰阵面位置随时间变化缓慢;开启后阶段,火焰先是保持指形火焰形状传播,后拉伸变形直至传播出腔室,火焰传播速度先是跃升至一个较大速度后减小,然后出现振荡,在传播的后期显著增大,火焰阵面位置在该阶段内随时间变化逐渐加快。由于浮力的作用,甲烷-空气预混气体在腔室内分布不均匀出现分层,导致爆炸发生时,靠近泄爆口上壁面和下壁面处的压力波形在结构上和超压峰值大小上存在显著差异。泄爆面积和开口位置对正方形和长方形泄爆口腔室内火焰阵面结构演化,火焰阵面位置与火焰传播速度,以及爆炸压力波形结构构成与超压峰值的大小存在影响,且具体表现不同。泄爆口位于上、中、下部时,较安全的泄爆口开设方式对应的实验工况分别为Z-0.3S、C-0.1Z、Z-0.3X。开口阻塞比φ=0.1、0.3、0.5、0.7、0.9时,较安全的泄爆口开设方式对应的实验工况分别为:C-0.1Z、Z-0.3X、C-0.5Z、Z-0.7X、Z-0.9X。本文的研究成果对住宅建筑中通过开设窗口,减轻天然气爆炸造成的损失具有参考意义。