林火时变辐射热流下可燃物热解着火及火蔓延模型研究

发布时间：2024-03-11 05:55

　　生态文明建设在国民经济发展中扮演了很重要的角色,森林火灾作为全球发生最频繁、处置最困难、危害最严重的自然灾害之一,是生态文明建设成果和森林资源安全的最大威胁,我国作为一个缺林少绿的国家,需要加强森林防火工作。林火蔓延作为重要的林火行为之一,其决定了森林火灾发生发展趋势,因此对其发展规律的研究是保护森林资源,建设生态文明,提升应急管理水平,推进森林防火治理体系的重要手段。本文主要考虑了林火产生外界辐射热流的时变性,并研究了时变热流下炭化与非炭化可燃物热解及着火特性的实验及理论模型,进一步模拟及实验研究火蔓延锋面演进过程,主要内容包括以下四个方面:1.实现林火蔓延时变热流,并开展时变热流下可燃物的热解及着火时间特性研究。建立了木材和有机玻璃(PMMA)在时变热流作用时的热解解析及数值模型,结果表明着火时间与时变热流的参数之间有明确的幂函数关系。利用实验室早期火灾实验平台,通过比例-积分-微分(PID)控制方法实现了线性及平方时变热流,并实验研究了时变热流作用下木材和PMMA的热解及着火时间特性,验证了理论分析结果。2.由于解析解中忽略了热解、辐射换热等因素,为了快速准确获得不同参数作用时可...

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．１林火蔓延中辐射热流随着时间的变化［９４｜?１１４］??，

辐射热流作用下的热解及着火特性是影响火蔓延的关键辐射热流向外部传热，造成未燃烧区域可燃物发生热解及本质建模，则需要针对以上过程的机理进行研宄，但可般为米级，在火蔓延模型模拟计算时需要划分为较细的域内的计算量过于庞大，需要非常丰富的计算资源才能满作用的特征尺度远远大于米级，可以用较....

图２．２火灾早期特性实验研宄平台??

?区域内可燃物热解及着火，Ｃｏｈｅｎ［１１３】及Ｍａｎｚｅｌｌｏ１１１４】表明静态可燃物接收到的福??射热流随着火焰锋面的不断靠近而增大，如图２．１所示，在蔓延早期，由于着火??区域距离测量点较远，测量点几乎未接收到辐射能量，随着野火蔓延，辐射热流??在７０ｓ左右时迅速上升，可认....

图２．３测量失重样件（左），测量表面温度样件（右）??

该满足绝热边界条件。由于石棉导热系数为［〇．〇４，?０．１］ｋＷ／（ｎｒＫ），远小于实验样?．??件，因此实验中通过在边界处包裹石棉材料实现绝热边界。最终加工完成的实验??样件如图２．３所示，最外层为铝箔。??图２．３测量失重样件（左），测量表面温度样件（右）??本文基于该系统设....

图２．４设计与实际测量热流：（ａ）?Ａ组平方热流，（ｂ）?Ｂ组线性热流??

该满足绝热边界条件。由于石棉导热系数为［〇．〇４，?０．１］ｋＷ／（ｎｒＫ），远小于实验样?．??件，因此实验中通过在边界处包裹石棉材料实现绝热边界。最终加工完成的实验??样件如图２．３所示，最外层为铝箔。??图２．３测量失重样件（左），测量表面温度样件（右）??本文基于该系统设....

本文编号：3925926