开放边界条件下PMMA三维向下火蔓延规律研究

发布时间：2021-08-01 23:51

　　固体可燃物火蔓延是建筑火灾的重要阶段,为此国内外学者开展了大量相关的实验和理论研究。固体可燃物火蔓延过程非常复杂,涉及到气固相传热传质以及化学反应,因此深入认识固体可燃物燃烧特性和火焰传播机理是火灾研究领域的重要内容,对火灾风险评估和应急救援决策具有重要意义。虽然固体火蔓延过程受固体可燃物自身条件以及外部因素的影响,但是之前研究表明火蔓延速率和燃烧速率均是由火焰向固体可燃物的传热速率决定的。固体可燃物燃烧所产生的热量一部分以辐射和对流的形式传递到固体可燃物表面,另一部分则散失到周围环境中。燃烧区固体可燃物接收热量之后发生热解反应并释放热解可燃气,从而在固体表面形成稳定的扩散火焰,未燃区固体可燃物接收到火焰的热量之后表面表面温度持续升高,直至固体可燃物温度达到热解温度使火焰在可燃物表面持续蔓延下去。固体可燃物逆流火蔓延是固体火蔓延的一种重要形式,因为其过程较为稳定且易于控制,所以目前固体火蔓延机理和数值模型研究主要集中在逆流火蔓延方面。为了简化火蔓延过程,已有的固体可燃物逆流火蔓延实验和理论研究大多是在无限宽的假设下开展的。然而,现实火灾场景中大部分固体可燃物是没有限制的、边界是开放的。... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１常重力下强迫对流边界层扩散燃烧模型??

１．２．２．２逆流火蓃延理论模型??根据固体火蔓延的方向和外部强迫气流或者自然对流气流方向的关系，可以??将固体火蔓延分为顺流火蔓延和逆流火蔓延。本文主要涉及逆流火蔓延，图１．２??给出了强迫对流和自然对流条件下固体可燃物逆流火蔓延示意图，示意图中包括??了热解区长度、预热区扩散尺度以及固体表面温度。??Ｔ?Ｚ?Ｘｐ??Ｆｏｒｃｅｄ?Ｆｌｏｗ?＾＾???，／?／?＂??一，—????Ｎａｔｕｒａｌ?￥?Ｓ?＾??Ｆｌｏｗ?ｆ?个??—Ｈ；?ｊ??ｓｆ?ｘｐ?ｙ??图１．２强迫对流以及自然对流条件下固体可燃物逆流火蔓延示意图［８４］。??士１１丨５［９４］最先开展逆流火蔓延理论研究，提出了逆流火蔓延模型，模型假设??火焰为化学反应无限快的层流扩散薄层，对逆流条件下热薄型和半无限大固体可??燃物火蔓延的气相和固相传热过程分别进行了分析，得到了热薄型和热厚型固体??可燃材料逆流火蔓延速度的解析解。热薄型固体可燃物的火蔓延速度与外部逆流??风速无关，热厚型固体可燃物的火蔓延速度与逆流速度成正比。与ｄｅＲｉｓ几乎同??时

开展开放边界条件下不同尺寸的ＰＭＭＡ板三维向下火蔓延实验，研宄三维效应??对不同尺寸固体可燃物向下火蔓延的影响；结合火焰和固体可燃物之间的传热分??析，预测火蔓延速度随尺寸的变化规律。（２）分析开放边界条件下三维向下火蔓??延的控制机理，从预热区传热角度探宄三维向下火蔓延的控制机理，对比分析二??维和三维向下火蔓延的不同之处。（３）研宄多个火源情况下三维向下火蔓延速度??以及热解前锋角度随火源间距的变化规律，探宄火源间距对三维向下火蔓延的影??响机理。??本文通过开展不同尺寸和不同压力下的ＰＭＭＡ三维向下火蔓延实验，研究??不通外部条件下三维向下火蔓延规律，并且基于能量平衡分析预测三维向下火蔓??延速度，揭示三维向下火蔓延机理。开展平行双板ＰＭＭＡ三维向下火蔓延实验??和机理研宄，分析火源间距对热解前锋角度、火蔓延速度和火焰高度的影响机制。??多火源火蔓延的研究还能进一步验证三维向下火蔓延模型的可行性。具体的技术??路线图如下：????：：：羅；??―

【参考文献】：
期刊论文
[1]双火源条件下的XPS火蔓延速率研究[J]. 宦祖飞,周晓冬,章涛林,彭飞,吴志博,杨立中.  火灾科学. 2014(04)



本文编号：3316471