天然气等可燃气体被广泛应用于工业生产、燃气供应等领域。由于可燃气体具有易燃易爆的特性,一旦可燃气体发生泄漏极易引发事故,造成人员伤亡和财产损失。研究可燃气体形成的爆轰波在管道内的传播机理和抑爆措施对可燃气体的安全使用具有重要意义。本文以甲烷为主要实验气体,研究了爆轰波传播极限判定准则λ=πD(λ为爆轰胞格尺寸,D为管道尺寸)的适用条件,明确了爆轰波传播极限的影响因素,根据这些影响因素提出了两项抑爆措施并分析了抑爆措施的效果。通过上述研究明确了爆轰波在近极限状态下的传播规律和两项抑爆措施能够发挥显著效果的条件,为防止爆轰事故、提供有效的抑爆措施提供了理论和实验依据。本文主要工作和结论如下:(1)明确了爆轰波传播极限的判定准则λ=πD的适用条件,研究了爆轰波传播极限的影响因素。在宏观尺寸管道(直径D=36 mm的圆管)中,混合气体的稳定性(根据爆轰时胞格结构是否规则来判断)决定了爆轰波传播极限判定准则是否适用:对于宏观尺寸管道中不稳定性较大的混合气体(爆轰时具有不规则的胞格结构),判定准则λ=πD成立;当混合气体的不稳定性降低时,爆轰波传播极限判定准则随之失效。在微观尺寸管道(尺寸为2 mm、4.5 mm和7 mm的环形管)中,λ=πD不能作为爆轰传播极限的判据。上述研究结果表明气体的稳定性和边界条件对爆轰波的传播过程影响极大,据此提出了下面两项抑爆措施。(2)研究了多孔吸收材料对爆轰波传播的抑制效果。实验中使用了三种不同尺度(长径比分别为L/D=3.85、7.69和15.38)的多孔吸收材料。对于较短的多孔吸收材料,其对爆轰波传播的抑制作用仅在临界(爆轰波自持续传播的最低压力条件)和亚临界(低于临界压力)的条件下较为显著,而在超临界(压力大于临界)条件下抑爆效果不明显;吸收材料的抑爆效果与其长度正相关。(3)研究了障碍物(孔板)对爆轰波传播的抑制效果。孔板的圆孔直径为d=7 mm、10 mm、15 mm、和20 mm。障碍物对稳定性混合气体形成的爆轰有显著的抑制效果,稳定性混合气体的临界压力(爆轰能够维持的最低压力)随着孔径d的减小而显著增加;对非稳定性气体的爆轰抑制作用不明显,在爆轰初始压力升高时,抑爆效果变差。