宽度与角度耦合作用下固体表面火蔓延加速特性
发布时间：2022-01-23 23:45
研究了杉木和樟木两种典型的可碳化固体表面在不同试样宽度和不同放置角度的火蔓延加速特性.试样宽度范围为2～12 cm,每间隔2 cm为一组工况;放置角度为-20°～30°,正角度每间隔10°为一组工况,负角度每间隔5°为一组工况。通过分析试样表面火焰蔓延速度、火焰特征参数（火焰形态、火焰面积、火焰温度）及试样质量损失速率等的变化规律,观察火蔓延特性。研究发现,火蔓延速度、质量损失速率及火焰面积均随着试样宽度和放置角度的增大而增大;试样宽度对火蔓延发生加速行为的临界角度有影响,并揭示了试样宽度对火蔓延加速行为的影响机制;得到了火蔓延过程在试样宽度和放置角度耦合作用下的稳态蔓延和加速蔓延之间的临界条件。
【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１实验装置示意图??Ｆｉｇ．?１?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??
张英等：宽度与角度耦合作用下固体表面火蔓延加速特性??１２４１??图３不同宽度的两种试样在不同角度的平均火蔓延速度??Ｆｉｇ．?３?Ａｖｅｒａｇｅ?ｆｌａｍｅ?ｓｐｒｅａｄ?ｒａｔｅ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｗｉｔｈ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｗｉｄｔｈｓ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎｓ??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）??图４?８ｃｍ宽杉木在不同角度下的火焰形态??（ａ）?０°；?（ｂ）?１０°；?（ｃ）?２０°；?（ｄ）?３０°??Ｆｉｇ．?４?Ｆｌａｍｅ?ｓｈａｐｅ?ｏｆ?８?ｃｍ?ｗｉｄｅ?Ｃｈｉｎｅｓｅ?ｆｉｒ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ａｎｇｌｅｓ?（ａ）?０°；?（ｂ）?１０°；?（ｃ）?２０°；?（ｄ）?３０°??从图４中可以看出，８?ｃｍ宽度的杉木在放置角??度为０°和１０°时的火焰形态比较规则，火焰与杉??木表面的夹角较大，而放置角度为２０°和３０°时的??火焰形态则比较紊乱，火焰与杉木表面的夹角较校??同时放置角度为０°和１０°的火焰面积远小于２０°和??３０°图中的火焰面积。从图５中可以看出放置角度??０．００??２?４?６?８?１０?１２??宽度／ｃｍ??直接或通过辐射传热的方式引燃可燃物，致使火灾??规模的进一步扩大．火焰形态是火蔓延过程中非常??重要的一个参数，它与热释放速率、辐射特性和火??焰传播特性密切相关ＰＩ图４和图５分别给出了??不同工况下的火蔓延过程中间时刻典型的火焰形态??图片。??５期??结果的影响，控制烘箱的温度为８０°Ｃ，每隔两个小??时测量一次试样的重量，直至试样的重量几乎不再??改变，然后将试样取出放置在自然
的影响相对较校??〇??２?４?６?８?１０?１２??宽度／ｃｍ??图６不同宽度的两种试样在不同角度的平均火焰面积??Ｆｉｇ．?６?Ａｖｅｒａｇｅ?ｆｌａｍｅ?ａｒｅａ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ｗｉｄｔｈｓ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎｓ??４０００??３０００??２０００??１０００??２?４?６?８?１０?１２??宽度／ｃｍ??６０００??５０００??（ｄ）?（ｅ）?（ｆ）??图５不同宽度的杉木在放置角度为２０°下的火焰形态??（ａ）?２?ｃｍ；?（ｂ）?４?ｃｍ；?（ｃ）?６?ｃｍ；?（ｄ）?８?ｃｍ；?（ｅ）?１０?ｃｍ；?（ｆ）?１２?ｃｍ??Ｆｉｇ．?５?Ｆｌａｍｅ?ｓｈａｐｅ?ｏｆ?Ｃｈｉｎｅｓｅ?ｆｉｒ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｗｉｄｔｈｓ?ａｔ?ａｎ??ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ?ｏｆ?２０°?（ａ）?２?ｃｍ；?（ｂ）?４?ｃｍ；?（ｃ）?６?ｃｍ；?（ｄ）?８?ｃｍ；?（ｅ）??１０?ｃｍ；?（ｆ）?１２?ｃｍ??２．２．２火焰面积??实验过程中采用ＤＶ从侧面拍摄火蔓延过程中??的火焰形态，将拍摄到的视频导入计算机中，采用??ｐｒｅｍｉｅｒｅ软件将拍摄到的视频以每秒一帧分离成序??列图片，再导入基于ＭＡＴＬＡＢ的火焰图像处理软??件。根据预先在实验支架安装的刻度尺，在软件中??设置合适的比例尺，将序列图片转化为灰度序列图，??然后处理该组数据灰度序列图片，得到火焰面积的??数据。图６给出了不同宽度的两种试样在不同角度??下的平均火焰面积。定义处理得到的总火焰面积与??总时长的比值为平均火焰面积
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同宽度及放置角度下聚甲基丙烯酸甲酯的燃烧传热特性[J]. 黄新杰,刘伟,陈功建,张英,孙金华. 高分子材料科学与工程. 2017(07)
[2]倾斜表面火蔓延加速突变特性研究[J]. 兰锦安. 武汉理工大学学报. 2013(08)
[3]试样放置角度与外加辐射强度对可碳化固体表面火蔓延的影响[J]. 朱超,张英,孙金华. 火灾科学. 2010(04)
[4]不同宽度和角度下木材表面火蔓延特性的实验研究[J]. 纪杰,李杰,孙金华,张英,黄新杰. 工程热物理学报. 2010(02)
[5]木材在不同放置角度下火蔓延特性的实验研究[J]. 陈鹏,孙金华. 安全与环境学报. 2006(03)
[6]基于突变论的林火蔓延分析[J]. 杨景标,马晓茜. 工程热物理学报. 2003(01)
博士论文
[1]典型可炭化固体材料表面火蔓延特性研究[D]. 张英.中国科学技术大学 2012
本文编号：3605393
【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１实验装置示意图??Ｆｉｇ．?１?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??
张英等：宽度与角度耦合作用下固体表面火蔓延加速特性??１２４１??图３不同宽度的两种试样在不同角度的平均火蔓延速度??Ｆｉｇ．?３?Ａｖｅｒａｇｅ?ｆｌａｍｅ?ｓｐｒｅａｄ?ｒａｔｅ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｗｉｔｈ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｗｉｄｔｈｓ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎｓ??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）??图４?８ｃｍ宽杉木在不同角度下的火焰形态??（ａ）?０°；?（ｂ）?１０°；?（ｃ）?２０°；?（ｄ）?３０°??Ｆｉｇ．?４?Ｆｌａｍｅ?ｓｈａｐｅ?ｏｆ?８?ｃｍ?ｗｉｄｅ?Ｃｈｉｎｅｓｅ?ｆｉｒ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ａｎｇｌｅｓ?（ａ）?０°；?（ｂ）?１０°；?（ｃ）?２０°；?（ｄ）?３０°??从图４中可以看出，８?ｃｍ宽度的杉木在放置角??度为０°和１０°时的火焰形态比较规则，火焰与杉??木表面的夹角较大，而放置角度为２０°和３０°时的??火焰形态则比较紊乱，火焰与杉木表面的夹角较校??同时放置角度为０°和１０°的火焰面积远小于２０°和??３０°图中的火焰面积。从图５中可以看出放置角度??０．００??２?４?６?８?１０?１２??宽度／ｃｍ??直接或通过辐射传热的方式引燃可燃物，致使火灾??规模的进一步扩大．火焰形态是火蔓延过程中非常??重要的一个参数，它与热释放速率、辐射特性和火??焰传播特性密切相关ＰＩ图４和图５分别给出了??不同工况下的火蔓延过程中间时刻典型的火焰形态??图片。??５期??结果的影响，控制烘箱的温度为８０°Ｃ，每隔两个小??时测量一次试样的重量，直至试样的重量几乎不再??改变，然后将试样取出放置在自然
的影响相对较校??〇??２?４?６?８?１０?１２??宽度／ｃｍ??图６不同宽度的两种试样在不同角度的平均火焰面积??Ｆｉｇ．?６?Ａｖｅｒａｇｅ?ｆｌａｍｅ?ａｒｅａ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??ｗｉｄｔｈｓ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎｓ??４０００??３０００??２０００??１０００??２?４?６?８?１０?１２??宽度／ｃｍ??６０００??５０００??（ｄ）?（ｅ）?（ｆ）??图５不同宽度的杉木在放置角度为２０°下的火焰形态??（ａ）?２?ｃｍ；?（ｂ）?４?ｃｍ；?（ｃ）?６?ｃｍ；?（ｄ）?８?ｃｍ；?（ｅ）?１０?ｃｍ；?（ｆ）?１２?ｃｍ??Ｆｉｇ．?５?Ｆｌａｍｅ?ｓｈａｐｅ?ｏｆ?Ｃｈｉｎｅｓｅ?ｆｉｒ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｗｉｄｔｈｓ?ａｔ?ａｎ??ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ?ｏｆ?２０°?（ａ）?２?ｃｍ；?（ｂ）?４?ｃｍ；?（ｃ）?６?ｃｍ；?（ｄ）?８?ｃｍ；?（ｅ）??１０?ｃｍ；?（ｆ）?１２?ｃｍ??２．２．２火焰面积??实验过程中采用ＤＶ从侧面拍摄火蔓延过程中??的火焰形态，将拍摄到的视频导入计算机中，采用??ｐｒｅｍｉｅｒｅ软件将拍摄到的视频以每秒一帧分离成序??列图片，再导入基于ＭＡＴＬＡＢ的火焰图像处理软??件。根据预先在实验支架安装的刻度尺，在软件中??设置合适的比例尺，将序列图片转化为灰度序列图，??然后处理该组数据灰度序列图片，得到火焰面积的??数据。图６给出了不同宽度的两种试样在不同角度??下的平均火焰面积。定义处理得到的总火焰面积与??总时长的比值为平均火焰面积
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同宽度及放置角度下聚甲基丙烯酸甲酯的燃烧传热特性[J]. 黄新杰,刘伟,陈功建,张英,孙金华. 高分子材料科学与工程. 2017(07)
[2]倾斜表面火蔓延加速突变特性研究[J]. 兰锦安. 武汉理工大学学报. 2013(08)
[3]试样放置角度与外加辐射强度对可碳化固体表面火蔓延的影响[J]. 朱超,张英,孙金华. 火灾科学. 2010(04)
[4]不同宽度和角度下木材表面火蔓延特性的实验研究[J]. 纪杰,李杰,孙金华,张英,黄新杰. 工程热物理学报. 2010(02)
[5]木材在不同放置角度下火蔓延特性的实验研究[J]. 陈鹏,孙金华. 安全与环境学报. 2006(03)
[6]基于突变论的林火蔓延分析[J]. 杨景标,马晓茜. 工程热物理学报. 2003(01)
博士论文
[1]典型可炭化固体材料表面火蔓延特性研究[D]. 张英.中国科学技术大学 2012
本文编号：3605393
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