泄爆是工业上广泛采用的爆炸防治手段之一，它是指通过泄爆口，将内部空间的高压已燃和未燃气体或粉尘导出到外部空间中，使内部压力迅速降低，以防止爆炸灾害。因泄爆过程的复杂性和某些不确定性，在一定的条件下，内压力虽降低了，而外流场可能出现很高的压力峰值，甚至产生所谓的二次爆炸，这对毗邻的建筑物、设备及人员的安全构成威胁。因此，研究泄爆外流场的动力学特征以及二次爆炸的产生机理，具有重要的意义。 本文利用自行设计的带导管的柱形泄爆装置，对不同泄爆条件(即泄爆压力、点火位置、泄爆面积和初始甲烷-空气预混气当量比)下向空气中泄爆的情形进行了实验，获得了内外流场的压力历史。并用YA-16高速阴影系统拍摄到了泄爆外流场清晰的时序阴影照片。而且，采用基于k-ε湍流模型和漩涡耗散湍流燃烧模型(“Eddy dissipation model”)的同位网格SIMPLE算法，对典型泄爆条件下的泄爆过程进行了数值模拟。根据计算结果和相关的计算流动技术(CFI)，绘制了计算阴影图。 基于实验结果、数值计算结果以及计算阴影图，本文对一般高压泄爆条件下，泄爆外流场的动力学特征(如射流火焰、湍流、漩涡以及可燃云团、波系特征等)进行了详细的系统的阐述，揭示了二次爆炸的产生机理。即在本文的泄爆条件下，泄爆后，首先产生的是引导激波，它由内外压差这个初始间断决定，因其传播速度较气流速度快，随波阵面的扩大而逐渐衰减为声波。随后，未燃气体从泄爆口泄出，并在外流场与空气混合形成可燃云团。由于高压(相对环境压力)气流在管口膨胀，形成欠膨胀射流。管口附近形成Prandtl—Meyer流稀释波低压区，而稀释波又在射流边界上反射并在轴线附近汇聚，形成压力相对较高的高压区，即悬吊激波高压区。这样，在火焰泄出前，外流场存在可燃云团、稀释波低压区和悬吊激波高压区，这些特征构成外流场的基本特征。当火焰从容器(低密度)进入导管(高密度)，受导管壁面剪切层等的作用，火焰失稳，在湍流的作用下加速向导管口推进，于管口附近达到极大值，以射流形式泄出。当射流火焰进入高压区时，且外流场处于合适的条件，如高压区的超压强度、可燃气体的密度及其覆盖的区域等足够大时，引起外部可燃气体的剧烈燃烧，从而使得外部压力迅速上升，以致产生二次爆炸。实验获得的阴影图和计算阴影图，形象的说明了泄爆后火焰、漩涡、引导激波以及随后产生的二次爆炸波的特征和变化发展过程。 文中还根据实验获得的不同泄爆条件下的外压力历史，分析了外部二次爆炸的影响因素，详细讨论了二次爆炸强度随泄爆条件的变化规律。即在其它泄爆条件不变时，而改变泄爆压力时，泄爆压力愈大，二次爆炸强度也愈大。同样，仅改变点火位置，而其它条件不变时，当泄爆压力较低时，二次爆炸强度随点火位置离泄爆口愈近，其值愈大；而当泄爆压力较大时，其变化规律与之相反。当其它条件不变而改变泄爆口障碍物的阻塞比时，二次爆炸强度随阻塞比的增大(即泄爆面积减小)而下降。当在改变初始甲烷-空气预混气的组分时，当量比小于1的情形，二次爆炸强度较当量比为1的情形小，而当量比大于1的情形，其值较大。