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ISSN 1009-0029  CN 12-1311/TU
消防科学与技术

消防科学与技术 ›› 2021, Vol. 40 ›› Issue (4): 453-458.

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基于图像处理的阻火器失效时火焰传播特性研究

郑金磊1，李贝贝1，刘秀梅1，李伟1，刘利利2，马朝欣   

  1. 1. 中国矿业大学机电工程学院，江苏徐州221116；2. 徐州八方安全设备有限公司，江苏徐州221116
  • 出版日期:2021-04-15 发布日期:2021-04-15
  • 通讯作者: 李贝贝（1984-），男，江苏徐州人，中国矿业大学机电工程学院副教授，主要从事激光与材料物质相互作用、光电测试技术、空化与空蚀的研究，江苏省徐州市铜山区铜山街道大学路1 号，221116。
  • 作者简介:郑金磊（1997-），男，山东青岛人，中国矿业大学机电工程学院硕士研究生，主要从事阻火器等被动安全部件性能优化研究，江苏省徐州市铜山区铜山街道大学路1 号，221116。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划课题（2016YFC0802908）；校企合作横向课题项目“爆破片、阻火器及呼吸阀的关键技术研发”（2019050043）

Research on flame propagation characteristics based on image processing when flame arresters fail

ZHENG Jin-lei1, LI Bei-bei1, LIU Xiu-mei1, LI Wei1, LIU Li-li2, MA Chao-xin1   

  1. 1. School of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, Jiangsu Xuzhou 221116, China; 2. Xuzhou Bafang Safety Equipment Co., Ltd., Jiangsu Xuzhou 221116, China
  • Online:2021-04-15 Published:2021-04-15

摘要：

为了研究阻火器阻火失效时未保护侧管道的火焰传播特性规律，在安装有透明石英管道以及阻火器的管道内，用IIB3（爆炸组别）类乙烯（C2H4）和空气混合物进行了多次爆燃性能研究。将高速相机拍摄的图像利用二值化、降噪滤波及边缘检测等方法处理，得到了准确的火焰锋面轮廓，进而根据最大相似系数法求解得到火焰传播速度与在管道中位置的关系。研究表明：第一段火焰传播过程中，火焰呈“指尖状”传播，火焰速度呈线性增长，压力曲线存在双波峰；第二段火焰逆向传播时，火焰锋面不规则，火焰速度与压力总体上均呈现下降趋势；第三段火焰传播过程中，火焰呈“拖尾”状传播，火焰速度振荡变化，幅度较大，压力稳定上升，升幅较小。

关键词: 图像处理, 火焰速度；火焰结构；最大相似系数法；阻火器

Abstract: In order to study the flame propagation characteristics of the unprotected side pipe when the flame arrestor fails, IIB3 (Explosion group) ethylene (C2H4) and air mixture were used to study the deflagration performance in pipelines with transparent quartz and arrestor. By image processing methods such as binarization, noise reduction filtering and edge detection, the accurate flame front profile was obtained, and then the relationship between the flame propagation velocity and the position in the pipe was obtained by the maximum similarity coefficient method. The results showed that during the first stage of flame propagation, the flame propagates like a "fingertip", the flame velocity increases linearly, and the pressure curve has two peaks. In the second phase of flame reverse propagation, the flame front is irregular, and the flame velocity and pressure show a downward trend In the third stage of flame propagation, the flame propagates in a "trailing" manner. The flame velocity oscillates with a large amplitude, and the pressure rises steadily with a small increase.

Key words: image processing, flame velocity, flame structure;maximum similarity coefficient method, flame arrester