水平环境风条件下气体池火扩散火焰底部特殊行为研究

发布时间：2020-07-05 05:27

【摘要】：火自应用以来,带来了诸多便利,但同时也带来了巨大的人身伤亡和财产损失,成为现代社会的主要安全问题。从古至今造成大量伤亡及损失的火灾不胜枚举,例如伦敦火灾等,在这一过程中我们对火灾的理解不断加深。前人对油池火灾的研究是充实且较为完备的,其中燃烧速率和包括火焰高度、火焰倾角、火焰长度等火焰形态研究是比较常见的。经过调研,前人的研究主要集中在无风及无凸出高度的情况下。而在实际的火灾中,油罐多暴露于自然状态中,普遍受到环境风作用,同时我们应当注意到在环境风作用下的池火,其形态、燃烧速率等都会发生显著变化,出现诸如脱离行为(火焰迎风侧离开油罐前缘)、下洗行为(火焰沿背风侧罐体向下蔓延)和贴地行为(火焰后端离开罐体并向下风向蔓延)等特殊现象。而这其中贴地行为明显受到罐体高度的影响,随着罐体高度的变化呈现出显著改变。基于以上因素,笔者希望通过研究补充领域的空白与不足。本文主要通过实验研究的方法,开展了气体池火扩散火焰底部特殊行为相关研究,主要包括脱离行为、下洗行为、贴地长度三个方面,辅之以底部温度分布、贴地临界等作为补充。实验选用丙烷为燃料,油盘尺寸则选取10cm、15cm、20cm三种,风速范围是0.38 m/s-2.48 m/s,流量取用0.25m3/h、0.5 m3/h、0.75 m3/h、 1.00m3/h、1.25m3/h和1.5 m3/h,对应的HRR为6.88 kW、13.75 kW、20.63 kW、 27.50 kW、34.38 kW、41.25 kW。其中在脱离长度部分实验中加入了油罐火底部温度分布研究,配合验证脱离长度,探讨脱离机理；下洗长度与贴地临界的风速工况设置较为密集,以便于规律的确认；贴地长度则通过与前人公式的对比验证了燃烧器凸出高度对贴地行为的显著影响。在数据采集方面脱离长度、下洗长度因精度要求高,均采用视频拆帧,逐帧读取的方式。而贴地长度部分,利用实验台布置的刻度读取。研究发现脱离长度随风速增加而增加,随流量的上升增加,而随燃烧器边长的增加下降,根据底部温度分布可知,焰锋前后温度存在突变,藉以此可验证并确定焰峰前端位置范围；下洗长度同样与风速、燃料流量成正比,与燃烧器边长成反比；贴地长度则引入了燃烧器高度作为变量,在与风速、燃料流量成正比,与燃烧器边长成反比的基础上,与油罐高度成反比关系。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X932

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