火场进风口情况对火旋风特性影响的研究

发布时间：2017-10-16 01:39

  本文关键词：火场进风口情况对火旋风特性影响的研究

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【摘要】：火旋风是一种特殊火行为,是当火焰受到旋转气流作用时产生的一种旋转的燃烧形式,常出现在森林火灾、城市建筑火灾和一些中小规模的人工焚烧中,是一种破坏力极强的自然灾害。火旋风对火场的环境较为敏感,火场的环境变化可能引起火场中气流运动方式的改变,气流运动方式的改变将会直接影响到火旋风的形成、强度和稳定性。进风口情况是火场环境中最能影响到火场气流运动方式的因素之一。火场中的进风口情况会直接影响到气流的运动,从而对火场中火旋风的形成、强度和稳定性造成较大影响。研究火场进风口情况对火旋风特性的影响,对于火旋风的防治工作具有一定现实意义。 为了探索火场进风口情况对火旋风特性的影响,本文将进风口情况分为进风口的宽度、高度、形状和位置,采用开口可控的六边形火旋风发生装置对其分别进行实验研究。得到以下主要结论： (1)在研究进风口宽度的影响时,发现火旋风的强度和稳定性均随着进风口宽度的增加先增大后减小,即存在一个最佳进风口宽度,此时火旋风的强度和稳定性最强。对此现象进行了定性的分析,只有当火场进风口宽度适中时,进气流形成的旋转气流具有一个合适的厚度和流速,火焰才可以形成稳定的火旋风。 (2)在研究进风口高度的影响时,发现火旋风的强度和稳定性均随着进风口高度的增加而减小。当进风口高度过大时,火焰无法发生旋转。 (3)在研究进风口形状的影响时,发现随着进风口宽度的增加、长度的减小,火旋风的强度和稳定性先增大后减小。当进风口的长度为宽度的2倍时,火旋风的强度最大、稳定性最好。 (4)在研究进风口布局的影响时,发现当各个进风口的连线可以组成一个正多边形时,此时的火旋风较容易形成,且强度大、稳定性好。对此现象进行了定量的分析,提出了受进风口布局影响下的放热速率常数K,用以表征进风口布局对火焰放热速率的影响,K越大火旋风的燃烧强度就越大。通过燃烧过程的能量守恒关系,求出了四组实验的放热速率常数K值,与实验结果对比,能够基本反映实验规律。
【关键词】：火旋风 进风口 燃烧特性 强度 稳定性
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X932
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.1.1 火旋风概述10-11
• 1.1.2 进风口概述11
• 1.1.3 研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状及不足12-18
• 1.2.1 国外火旋风研究现状12-14
• 1.2.2 国内火旋风研究现状14-18
• 1.2.3 现有研究的不足18
• 1.3 本文研究目标及思路18-19
• 1.3.1 研究目标18-19
• 1.3.2 研究思路19
• 1.4 本文章节安排19-20
• 2 实验系统20-25
• 2.1 实验装置及燃料20-21
• 2.1.1 开口可控的正六面体火旋风发生装置20
• 2.1.2 实验燃料及油盘20-21
• 2.2 测量仪器及测试方法21-25
• 2.2.1 热电偶21-22
• 2.2.2 数据采集仪22
• 2.2.3 精密电子天平22-23
• 2.2.4 热线风速仪23-24
• 2.2.5 数码摄像机24-25
• 3 火场进风口情况对火旋风特性影响的实验研究25-56
• 3.1 火场进风口宽度对火旋风特性影响的实验研究25-30
• 3.1.1 实验设计及准备25-26
• 3.1.2 实验结果与分析26-29
• 3.1.3 小节29-30
• 3.2 火场进风口高度对火旋风特性影响的实验研究30-38
• 3.2.1 实验设计及准备30-31
• 3.2.2 实验结果与分析31-38
• 3.2.3 小节38
• 3.3 火场进风口形状对火旋风特性影响的实验研究38-45
• 3.3.1 实验设计及方法38-39
• 3.3.2 实验结果与分析39-45
• 3.3.3 小节45
• 3.4 火场进风口布局对火旋风特性影响的实验研究45-55
• 3.4.1 实验设计及方法46-47
• 3.4.2 实验结果及分析47-55
• 3.4.3 小节55
• 3.5 本章小节55-56
• 4 火场进风口情况对火旋风特性影响的实验结果分析56-72
• 4.1 火旋风与普通火焰的差异性分析56-60
• 4.1.1 火焰形态的差异56-57
• 4.1.2 火焰温度和温升速率的差异57
• 4.1.3 火焰燃烧速率的差异57-59
• 4.1.4 火场中空气流速的差异59-60
• 4.2 火旋风的演变过程分析60-63
• 4.2.1 火旋风的温度变化规律60-61
• 4.2.2 火旋风演化的四个阶段61-62
• 4.2.3 四个阶段的特征62-63
• 4.3 火场进风口宽度对火旋风特性影响的分析63-66
• 4.3.1 不同进风口宽度环境中火焰的温度差异63-64
• 4.3.2 进风口宽度对火旋风特性影响的原因分析64-66
• 4.4 火场进风口布局对火旋风特性影响的分析66-70
• 4.4.1 火场进风口布局对火旋风特性影响的定性分析66-67
• 4.4.2 火场进风口布局对火旋风特性影响的定量分析67-70
• 4.5 本章小节70-72
• 5 结论与展望72-74
• 5.1 主要结论72-73
• 5.2 工作展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1039923