侧开缝竖通道内同径多池火旋风形成特性研究

发布时间：2020-03-24 11:41

【摘要】：根据以往统计,在油罐存储区、森林等区域发生火灾或者有雷击地震等自然灾害时,很有可能会形成群发性火灾,并极易诱发火焰融合或火旋风等特殊火现象的出现。而多火源耦合形成的火旋风比单火源火旋风的破坏力更强,主要体现在其波及的范围更广,影响因素多,更加不容易控制,造成的人员伤亡及经济损失更大。过往关于单池火火旋风的研究已经取得了丰硕的成果,而涉及多池火的文献却相对较少,进一步完善对多池火融合火旋风形成的研究,对于群发性火灾的防治具有一定的现实意义及指导作用。本论文主要采用实验方法,探索不同因素对小尺寸侧开缝垂直竖通道内多池火耦合火旋风的形成及其特性的影响,并应用火灾动力学模拟软件FDS4.0,对多池火燃烧实验进行数值模拟。主要内容包含以下三个方面:(1)改变油池中心间距,通过实验结果发现,多池火燃烧的平均火焰高度、中心轴线上温度峰值以及平均质量损失速率均随着无量纲中心间距的增大先增加后降低,得到一个临界无量纲中心间距S′~2;通过进一步补充模拟,得到更加精确的无量纲临界中心间距S′=2.1。(2)改变通道侧开缝的宽度,来控制自然对流强度,通过实验结果发现,多池火旋风形成的困难程度随着侧开缝宽度的增大先降低后升高;且随着无量纲侧开缝宽度的增加,多池火的平均火焰高度、中心轴线温度峰值、平均质量损失速率均先增加后降低,得到一个临界无量纲侧开缝宽度d′~0.156,通过进一步补充模拟,得到更精确的无量纲临界侧开缝宽度d′=0.141。(3)改变油池个数来进行多池火燃烧实验,实验发现对于多池火燃烧,随着油池个数的增加,平均火焰高度、中心轴线温度峰值以及平均质量损失速率均随之增加;并得了竖通道内多池火燃烧融合火焰高度与热释放速率之间的经验关系模型。
【图文】：

2.1 实验装置及燃料2.1.1 正四面体垂直竖通道本论文采用的整个实验系统如图2.1所示。为在火焰周围形成较为稳定的剪切流场，采用正四面体垂直竖通道自然诱导火旋风发生装置，如图2.2所示，研究实验室环境下多池火融合火旋风的形成情况及燃烧特性。装置内部尺寸为32cm×32cm×200cm，竖通道横截面尺寸如图2.2（a）所示。通道前壁为耐高温钢化玻璃，方便摄像机透过玻璃对通道内多池火燃烧火焰融合及火旋风形成的过程进行观察和图像记录；其余三侧壁面均为0.005m厚的胶合板，实物图如图2.2（b）所示。为了实现侧开缝进风口宽度的可变，以及实验的精确

2.1.1 正四面体垂直竖通道本论文采用的整个实验系统如图2.1所示。为在火焰周围形成较为稳定的剪切流场，采用正四面体垂直竖通道自然诱导火旋风发生装置，如图2.2所示，，研究实验室环境下多池火融合火旋风的形成情况及燃烧特性。装置内部尺寸为32cm×32cm×200cm，竖通道横截面尺寸如图2.2（a）所示。通道前壁为耐高温钢化玻璃，方便摄像机透过玻璃对通道内多池火燃烧火焰融合及火旋风形成的过程进行观察和图像记录；其余三侧壁面均为0.005m厚的胶合板，实物图如图2.2（b）所示。为了实现侧开缝进风口宽度的可变，以及实验的精确，特意将装置左右两侧壁面设计为可沿固定滑道活动的形式，并将槽道上添加了标尺来控制侧开缝宽度的大小，避免了每次实验每次测量的人为误差。通道上部开口
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE88

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本文编号：2598268