薄型可燃物竖向燃烧特性研究

发布时间：2017-03-28 07:12

  本文关键词：薄型可燃物竖向燃烧特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会的发展与进步,人们的审美要求逐渐提高,薄型饰品在公共建筑装修方面的应用越来越广泛,如薄型木板、合成塑料薄板、有机玻璃、装饰帘布等等,尤其是有机玻璃由于其独特的性能得到众多厂家的青睐。这些材料多数属于薄型易燃材料,一旦着火,将会迅速地向上蔓延点燃更多的可燃物,具有较大的火灾危险性。而目前国内外对热薄型材料的竖向火蔓延的研究成果多数是基于某种尺寸材料的墙面火贴壁竖向燃烧实验或者双面临空悬挂燃烧实验数据得到的,对于介于二者之间的受限条件,即可燃物与墙体之间留有空隙的条件下的燃烧状况缺乏定性和定量的分析研究。然而大量薄型可燃物的布置方式恰恰就是和墙体间留有部分空隙,如商场外墙大型塑料广告牌的安装等等。此种布置方式往往比临空或者单纯的贴壁燃烧更为复杂,具有更大的火灾危险性,因此很有必要对不同受限条件下薄型可燃物的竖向火灾蔓延特性展开进一步的研究。本文利用小尺寸燃烧特性实验、探索性火蔓延试验结合数值模拟计算的方法,研究典型薄型可燃物的基础燃烧特性和不同燃烧条件下的竖向燃烧火焰传播特性。实验研究了薄型有机玻璃聚甲基丙烯酸甲酯薄板的初始热解温度为340℃,最大质量损失速率处的温度约为375℃,有效燃烧热为24.4 MJ/kg。通过设计薄型材料竖向火蔓延试验,控制薄型可燃物与墙体的水平距离,展开12组36次燃烧实验,探究了PMMA薄板在受限距离分别为0 mm、2 mm、4 mm、5 mm、7 mm、10 mm、13 mm、16 mm、19 mm、22 mm、25 mm以及双面临空燃烧条件下的表面火蔓延特征。实验发现火焰高度和火焰传播速率首先随着受限距离的增大而增大,达到临界值之后,随着受限距离的增大而减小;随着受限距离的增大,背面火焰高度迅速窜高,高于正面火焰高度,达到临界值后,背面火焰高度逐渐减小,最终保持和正面火焰相同的高度。通过分析不同受限距离燃烧过程中的火蔓延痕迹、燃烬段距离、热解前沿位置以及火焰高度的变化规律等数据,最终获得竖向燃烧的燃烬高度、热解高度、火焰高度的时间函数满足ic i i ix?a?b?t的规律,蔓延速率满足1ic i i iv b c t????的规律,相关系数R2为0.9以上;计算分析发现,火焰长度(xff-xb)和热解长度(xp-xb)随时间而增大,二者之间的比值随受限距离的变化略有不同,在2.0~4.0范围内波动,并随时间的推移逐渐趋于稳定。基于燃烧特性实验数据,建立薄型可燃物受限竖向燃烧数值模拟模型,通过探讨CFD(计算流体力学)场模拟软件输入参数,获得了薄型可燃物单面受限竖向燃烧Simtec数值模拟方法,燃烧痕迹模拟结果与实验现象相符,燃烬高度和热解高度的时间函数以及蔓延速率与实验模型相吻合,印证Simtec软件适用于薄型可燃物受限竖向燃烧过程的数值模拟,能够再现薄型可燃物受限燃烧时的竖向蔓延规律。
【关键词】：薄型可燃物 竖向传播 受限燃烧 火焰高度 蔓延速度
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU998.1;TU502
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 变量注释表16-17
• 1 绪论17-26
• 1.1 研究背景17-21
• 1.2 国内外薄型材料竖向燃烧研究现状21-24
• 1.3 本文研究内容、方法及目的24-25
• 1.4 本文研究路线25-26
• 2 薄型可燃物竖向火蔓延数学模型26-34
• 2.1 固体燃烧概述26-29
• 2.2 可燃物竖向火蔓延特性29-33
• 2.3 本章小结33-34
• 3 薄型可燃物燃烧特性实验研究34-48
• 3.1 PMMA材料热解过程分析34-38
• 3.2 薄型可燃物燃烧特性参数研究38-47
• 3.3 本章小结47-48
• 4 薄型可燃物竖向燃烧试验48-90
• 4.1 薄型可燃物双面临空竖向燃烧特性研究48-52
• 4.2 薄型可燃物受限竖向燃烧特性研究52-88
• 4.3 本章小结88-90
• 5 薄型可燃物竖向燃烧数值模拟研究90-101
• 5.1 火灾发展SIMTEC模拟90-92
• 5.2 竖向火蔓延模拟与分析92-100
• 5.3 本章小结100-101
• 6 结论与展望101-103
• 6.1 本文结论101-102
• 6.2 本文的主要创新点102
• 6.3 研究展望102-103
• 参考文献103-108
• 作者简历108-110
• 学位论文数据集110

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 陈鹏;孙金华;;木材在不同放置角度下火蔓延特性的实验研究[J];安全与环境学报;2006年03期

2 张威;朱国庆;张磊;;三种常用外墙可燃保温材料竖向燃烧特性数值模拟研究[J];中国安全生产科学技术;2012年01期

3 张和平,王蔚,杨昀,徐亮;全尺寸墙角火实验中木工板表面火蔓延研究[J];燃烧科学与技术;2004年06期

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本文编号：271859