多源火旋风的实验及数值模拟研究

发布时间：2020-06-07 11:48

【摘要】：火旋风是一种特殊的火灾现象,经常出现在森林火灾、田地火灾和草原火灾等自然环境中,也会出现在城市建筑的火灾中。相比于普通火灾,火旋风具有极大的破坏力。火旋风的燃烧速率更快,火焰具有更大的高度直径比,火焰的温度和辐射热大大增强。在火灾的发生过程中,由于卷吸作用,火旋风会不断卷吸周围的物体,并把燃烧的碎屑抛向远处,形成飞火,增加扑救难度,威胁扑救人员的人身安全。一旦火场中出现多个火旋风,会造成更大的人员伤亡和财产损失。因此,研究多火源火旋风的燃烧特性具有重要意义。本文利用改进的四面边墙夹缝式实验装置,对多个火源的火旋风进行实验研究。由电子天平和Matlab程序记录航空煤油的质量随时间变化曲线,得到准稳态阶段火旋风的质量燃烧速率。对燃料的质量进行定性和定量的分析,发现大直径油盘形成的火旋风比小直径油盘更容易受到拖拽力和涡量的作用影响。利用摄像机记录的火焰连续图像,获得火焰高度,结合火旋风生成的5个阶段对火焰高度进行了定性分析。结合速度环量,分析提出多火源火旋风质量燃烧速率和火焰高度的半经验线性关系式。
【图文】：

图 1.1 火灾科学国家重点实验生成火旋风的装置图斌和刘乃安等人[64]通过系统对环量对火旋风燃烧们结合前人的研究理论，，确定了火旋风的燃烧速率新的关系。实验发现外加环量对提高燃料与火焰接的提高作用，这会导致向燃料表面的热反馈的提高得燃烧速率提高。在假设火旋风火焰高度与无环量下，提出了新的火旋风高度关系式。环量对火羽流制了羽流半径随高度的增长。同时火旋风在近油池域则为湍流区域。环量改变了径向速度，从而增强安等人[65]研究多个火点的质量燃烧速率的空间分布时间。引入和定义了着火层的概念来描绘着火点的烧速率复杂的空间变化进行分析和物理上的解释。呈现一定的非线性模式，这体现了多火点阵列中两

图 2.1 Emmons 和 Ying 火旋风的生成装置atoh 和 Yang 等设计了四面墙-狭缝式的火旋形的通道，上方开口，并在墙的连接处留的缝隙进入，这时进入的空气自身带有一定上升，压力差促使周围空气通过缝隙进入形产火旋风的装置容易搭建，简单方便，而因此被广泛应用于实验室内的火旋风实验研
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X932

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本文编号：2701372