液氧瞬态膨胀定向泄能气体流场结构及脉动特征研究
王雁冰1
李雪1
阙朝阳2
付代睿1
胡义重3
毛惠刚3
雷振4
1.中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院,北京 1000832.紫金矿业集团股份有限公司,福建龙岩 3640243.中国葛洲坝集团第三工程有限公司,陕西西安 7100774.贵州理工学院,贵州贵阳 550025
摘要：为探究液氧瞬态膨胀定向泄能过程中气体流场的相变膨胀及流场结构特征,采用高速纹影试验和超压测试系统相结合的方法,开展不同切缝宽度下液氧瞬态相变膨胀试验,并通过统计软件分析纹影图像亮度平均值(Mean)和脉动均方根(RMS)值的变化特征,结合纹影图像推导图像灰度及流场密度梯度关系,研究液氧相变膨胀不同阶段所对应的流场脉动规律,同时基于采集计算的速度及超压等现场数据分析气体流场的动力学变化特征.研究结果表明:液氧相变膨胀过程分为液氧逸出与燃烧阶段、膨胀破坏阶段,其中后一阶段液氧反应气流脉动程度比前者更剧烈,沿药包切缝方向两阶段的气流密度均发生剧烈变化,两阶段结束后流场密度逐渐衰减为环境密度;窄切缝通道加速气体产物的释放速度,增强了气体的局部压缩作用,引导氧气和燃烧气体定向喷射,促使能量集中于切缝方向,随着切缝宽度增大,气体逸出量增加,药包释放能量的集中程度下降,沿切缝方向对应的气流脉动速度逐渐降低;相较于宽切缝液氧药包,切缝宽度较小的液氧药包在瞬态相变膨胀过程中有效提高液氧相变产物的释放效率和控制能量分布,其泄能集中程度决定了对岩石的定向致裂效果,研究可为定向破岩技术提供新思路.
关键词：切缝药包液氧相变气体流场结构纹影系统脉动特征
分类号：TD824(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(U2468219)中央高校基本科研业务费专项项目(2025JCCXLJ01)
论文发表日期：2025-05-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 609-622 )
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