氢能越来越被视为解决全球能源脱碳的重要且可行的方案，在实现联合国可持续发展目标（SDGs）中发挥着关键作用，特别是SDG7（负担得起的清洁能源）和SDG13（气候行动）。随着氢能规模向吉瓦级发展，运输基础设施的安全性，尤其是高压管道网络的安全性，直接决定了长期能源安全的可行性[1,2]。氢气的极高易燃性[3]、在高压释放时可能自燃[4]以及其快速的火焰传播速度[5]，加上金属管道中的氢脆化[6]，将导致现有高压气体管道中氢气泄漏和爆炸的潜在风险。这也是公众对氢能基础设施扩张缺乏信任的主要原因[7]。因此，建立一种强大的框架来抑制爆炸和熄灭火焰对于氢能的安全实施至关重要。
氢的低路易斯数（Le < 1）使得氢火焰受到严重的热扩散不稳定性[8,9]和湍流拉伸[10,11]的影响。标准的主动抑制方法，如化学抑制剂[[12], [13], [14]]、雾冷却[[15], [16], [17]]和惰性气体[[18], [19], [20]]，由于固有的传感器延迟和机械响应滞后，通常无法有效拦截高度不稳定且快速传播的氢火焰（如表1简要总结）。管道内的流道障碍物可以直接影响氢气流、冲击波的发展，甚至在高压释放时影响火焰前沿[[21], [22], [23], [24]]，因此被视为更有效的被动抑制技术，因为它们可以立即响应。
固体障碍物最早被引入作为爆炸抑制机制的研究对象，目前也是最广泛研究的被动抑制技术。尽管其固体表面可以散热并影响火焰以抑制燃烧[[21], [22], [23], [24]]，但诱导的强烈和大规模湍流涡流可能会因单一尺度的宏观干预而无意中促进燃烧到爆炸的转变（DDT）[[25], [26], [27], [28], [29], [30]]。多孔介质（如金属泡沫）可以利用其复杂的几何结构将大规模湍流涡流分解为耗散性的微尺度涡流[[31], [32], [33], [34], [35]]，同时它们的高表面积与体积比可以促进快速的焓提取[[36], [37], [38]]和自由基湮灭[[39], [40], [41], [42]]。
迄今为止，关于多孔介质中燃烧和爆炸抑制的研究主要集中在宏观参数（如孔径大小、基体厚度）和空间位置对氢气爆炸抑制效果的影响上。冲击波衰减、湍流调节和自由基湮灭通常被分开研究以获得更明确的定性结果。这种孤立的分析难以解释多孔介质内多种影响机制之间的竞争性相互作用。这导致一些研究认为爆炸抑制主要是由于多孔介质中冲击波的机械破碎，而另一些研究则认为这与微通道内物种的局部热梯度和化学停留时间有关；还有一些研究指出湍流调节起着更大的作用，因为它可能导致火焰熄灭或加速。同时，对宏观参数的依赖性无法捕捉这些物理驱动的变化，对离散宏观参数的研究使得这种经验不稳定性更加复杂，甚至出现了“抑制-加速悖论”。
确定哪种物理效应占主导地位需要一个更加综合的分析框架，特别是一个层次化框架，以评估火焰-冲击波通过多孔介质时的相互作用。识别这些随工作条件动态变化的机制的优先级对于准确预测特定多孔障碍物是否可靠地抑制爆炸或无意中加剧爆炸至关重要。因此，必须建立一个统一的无量纲尺度来定义稳健的安全边界。为了应对这些空白，本研究建立了一个综合框架，将微观孔隙尺度动态与宏观工程标准联系起来。通过严格和可重复的研究方法，该分析通过确定孔径大小与熄火距离的无量纲缩放比（d_p/d_q）作为核心标准，调和了“抑制-加速悖论”。除了理论上的统一外，本研究还开发了一个操作选择矩阵，以协助氢能基础设施的实际设计，为开发本质上安全的氢输送系统提供技术参考。
