1、建立了一套適合于研究粉塵云火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘膶嶒炏到y(tǒng)，利用該實驗系統(tǒng)，結合粒子圖像測速(PIV)技術、高速顯微和高速紋影技術等，研究了鋯粉云中傳播火焰的特性、火焰的微觀結構及其傳播機理，以及粒徑、濃度等因素對火焰?zhèn)鞑サ挠绊懸?guī)律。
　　 利用PIV技術測量了噴粉結束后管道中揚塵湍流強度隨時間的變化過程，得到湍流強度隨時間的衰減規(guī)律。應用管法測量了粉塵云的湍流燃燒速度，同時使用微細熱電偶測量了火焰?zhèn)鞑ミ^程中溫度變化特征，得到了初始湍流強

2、度、粉塵云濃度和粉塵粒徑對湍流燃燒速度和火焰溫度的影響規(guī)律。研究結果表明，火焰湍流燃燒速度和火焰溫度之間成線性關系，鋯粉云火焰?zhèn)鞑ミ^程中，燃燒區(qū)主要是通過熱傳導的方式向預熱區(qū)傳遞熱量，而熱輻射在熱量傳遞過程中占次要地位。
　　 分別實驗研究了點火端開口和封閉時火焰的傳播特性，得到了不同粒徑和粉塵云濃度下的火焰形態(tài)、火焰溫度和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊缺碚骰鹧鎮(zhèn)鞑ヌ匦缘膮?shù)，分析了粉塵粒徑和濃度對鋯粉云中傳播火焰的影響規(guī)律。研究結果表明，火焰

3、溫度和傳播速度均先隨粉塵云濃度的增加而增加，在某個濃度時達到最大值，而后均隨粉塵云濃度的增加緩慢減??；對于不同平均粒徑的鋯粉，其最大火焰?zhèn)鞑ニ俣群妥罡呋鹧鏈囟人鶎姆蹓m云濃度卻不同；獲得了四種平均粒徑下鋯粉云的最低爆炸濃度，得到了隨鋯粉平均粒徑的增加其最低爆炸濃度升高的規(guī)律，并在理論上進行了論證。
　　 利用高速紋影、高速顯微攝像技術，研究了鋯粉云火焰?zhèn)鞑サ木毥Y構，以及火焰陣面前粒子的運動速度，構建了火焰的結構模型，分析了火

4、焰的傳播機理。研究結果表明，根據(jù)鋯粉粒徑和濃度的不同，火焰前面的預熱區(qū)厚度也不同，最大厚度可達2cm左右，預熱區(qū)后為燃燒區(qū)，其厚度為數(shù)毫米量級，在燃燒區(qū)最前沿約1mm范圍內主要是小的鋯粒子在燃燒，其后的1-4mm范圍內為大的鋯粒子在燃燒；鋯粒子和氧氣在粒子的表面發(fā)生化學反應，形成氣-固表面燃燒體系。根據(jù)實驗結果和理論分析推測鋯粒子的燃燒過程為：鋯粒子在預熱區(qū)內不斷升溫，當其溫度達到某一值時，由于熱應力的作用導致鋯粒子表面的金屬氧化膜破裂