不同来流下火旋风的实验研究

已有的实验研究和数值模拟表明:火旋风存在一种中空燃烧的状态.本文通过燃烧风洞,对不同来流影响下的火旋风进行分析研究.通过一个置于大型燃烧风洞中的边角开有切向进风口的六边形小尺寸火旋风发生模型,应用热电偶测温和皮托管测速以及电子数据采集系统,对该模型内的温度分布数据和速度分布数据进行采集.通过燃烧风洞改变来流速度的大小,分析不同来流速度下火旋风内部的温度分布、速度分布和持续时间,研究来流速度对火旋风内部燃烧结构的影响、火旋风旋转速度的影响以及持续时间的影响.研究表明:来流改变了火旋风内部的燃烧结构,促进了中空燃烧状态的形成.中空燃烧状态有一个中心的低温区域.在中心低温区域温度最低时,火旋风持续时间最长.来流增强了火旋风的整体转动,并且加剧了火旋风的螺旋状上升.     

火旋风的三维数值模拟

本文主要通过数值计算的方法来研究火旋风这一火灾过程中特殊的物理现象,通过对已经过验证的火旋风发生物理模型的分析,经过简化和改进,并应用有限体积元法对所得到的一组控制方程进行求解,研究了火旋风内部的温度场分布,以及不同的进气速度对火旋风内部温度场的影响,进而对火旋风的产生过程进行了分析.     

细水雾抑制固体燃料火焰辐射特性的研究

采用热电偶测温系统和热流辐射传感器等仪器对细水雾施加前后火场温度及辐射热流密度进行测量.研究了不同喷雾气压下固体燃烧场的温度及辐射热流密度的变化特性.结果表明,细水雾的蒸发冷却是影响火焰热辐射的一个重要因素.在实验基础上,建立了固体可燃物燃烧场辐射热流密度的计算模型,计算结果与实验结果较为吻合.     

大空间火灾实验中温度测量的误差分析

在大空间火灾实验中，由于测温系统的庞大和复杂，导致影响温度测量的误差因素增多。该文主要从热电偶测温误差理论分析入手，讨论全尺寸火灾实验温度测量误差的因素和大小，阐述了大空间烟气温度测量的误差引入方式和减少误差的措施，并对一组大空间内火灾机械排烟实验的温度数据进行了误差分析。     

竖形槽道模型中火旋风的发生与旋转规律研究

火旋风是森林火灾中经常发生的一种特殊火行为。作为一种复杂的包舍化学反应的有旋流动，火旋风在不同的可燃物种类和物理条件，以及不同的环境流场条件下，会表现出复杂的动力学特征。本文设计了一个在边角对称开有缝隙的六棱柱体火旋风发生装置，探讨了火旋风特征参数的测量方法，实验模拟了火旋风的发生与发展，对火旋风的温度分布、速度和燃烧时间随燃料和环境条件的变化规律进行了比较分析。     

火焰温度场红外热像动态测试的试验研究

红外热像仪可以测量被测目标的温度场分布,并以图像的形式表示,可以利用计算机图像处理的方法进行燃烧火焰温度的重建.另外,红外热像仪采用非接触式测量且反应速度快,可进行火焰动态测量.本文采用红外热像仪对火焰温度场进行测试,并分析了测量过程中产生误差的因素及一些修正方法.     

火旋风的模拟实验研究

模拟火旋风的实验研究，应用热成像方法获得了火旋风温度场的结构，测量得到火旋风火焰特有的大高度直径比的物理现象；火焰高度比相同燃料，油液面积的油池火高度高，趱戏比油池火直径小。火旋风的切向速度比油池火大，卷吸效果好，可用这一特点来研究熄灭火旋风的火灾。对火旋风火灾机理的研究提出了一种有效的实验方法。     

多火源火旋风相互作用的实验研究

为研究多火源条件下火旋风的相互作用,利用四面边墙夹缝式实验装置对3种不同直径油盘形成的火旋风进行实验研究。由电子天平记录的燃料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;利用摄像机记录的火焰连续图像,获得火焰高度;基于实验现象及实验数据对质量燃烧速率、火焰高度和火焰形态的分析,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。研究表明: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。     

多点法测定可燃物质自燃特性的可靠性研究

多点法是一种新提出的自热反应动力学分析方法。采用实验研究和理论分析相结合的方式对多点法的操作过程以及实验结果的可靠性展开研究。通过构建一维导热系统、采用不同形式的热电偶布设方式,对烟叶粉末的自燃临界环境温度、活化能以及反应热与指前因子的乘积等参数进行了测定。研究表明:所构建的一维系统能较好地模拟一维导热;热电偶的分布方式对测量结果有较大影响,对称分布状况下,温度结果与经典的F-K对称模型一致;多点法相比于传统方法省时省力,测定结果有较好的线性拟合相关度,求解的动力学参数较为可靠。     

火焰温度场红外热像动态测试的试验人

红外热像仪可以测量被测目标的温度场分布,并以图像的形式表示,可以利用计算机图像处理的方法进行燃烧火焰温度的重建。另外,红外热像仪采用非接触式测量且反应速度快,可进行火焰动态测量。本文采用红外热像仪对火焰温度场进行测试,并分析了测量过程中产生误差的因素及一些修正方法。     

旋转火焰动力学特性的研究

在森林火灾中，出现旋转火焰的可能性很大。在大气环境中，由于局部温度的不均匀，从而导致气体的密度不均匀，这种气体密度的不均匀分布必然会在火焰内部和其周围环境之间产生一个压力差，引起气体的流动，同时由于火焰内部的斜压性，在受到地球Coriolis力的影响时，使火焰产生旋转，形成旋转火焰；同时，Coriolis力也会影响到旋转火焰的方向性。     

装置进气口宽度对不同尺寸油盘火旋风燃烧特性影响的研究

为探究进气口宽度对火旋风燃烧特性的影响，利用自然驱动的四面边墙夹缝式装置对不同进气口宽度使用１５０，２００，２５０ mm 3种直径进行实验研究。由燃料质量随时间变化曲线得出准稳态阶段火旋风的质量燃烧速率；利用摄像机记录火焰的连续图像并获得火焰高度。结果表明:针对实验室小型火旋风（150~250 mm），在进气口宽度为35 mm左右时，火旋风的燃烧速率最大，即火旋风的燃烧强度存在1个最佳的进气口宽度；当火焰高度达到最高时，环量也存在1个临界值。     

旋转磁场引发的旋转火焰稳定性分析

通过对火焰受到旋转磁场作用下微分方程的分析，确定在磁雷诺数Rm＜1的情况下，由于磁场的旋转而产生的旋转火焰的稳定性条件，使人们更进一步地了解在磁场作用下旋转火焰燃烧的规律性。这样，就可以根据旋转磁场中旋转火焰的燃烧规律而了解实际火灾中火旋风的燃烧特性。从而在实际的火灾发生过程中有意识地对产生小的旋转火焰的某些特性加以控制，以避免火旋风的发生。这在实际火灾发生时，对于减少火灾带来的损失具有重要的意义。     

磁场中旋转火焰稳定性分析

通过对旋转火焰受到磁场作用情况下微分方程的分析 ,确定旋转火焰在磁场中的稳定性条件 ,使人们更进一步地了解旋转火焰发展的规律性 ,从而在实际的火灾发生过程中有意识地对小的旋转火焰的某些特性加以控制 ,以避免火灾过程中火旋风的发生。这在实际火灾发生时 ,对于减少火灾带来的损失具有特别重要的意义 ;同时 ,这也会为人们研究地球磁场对实际火灾中形成火旋风的影响程度提供一定程度的参考作用     

基于不同风速下火旋风的数值计算及特性分析

基于大涡模拟(LES)技术,对不同风速下的火旋风进行数值模拟。运用最小二乘拟合方法研究不同风速下火旋风的中心漂移角速度的变化,其结果表明:随着风速的增加,中心漂移角速度的变化规律遵循某3次方多项式变化趋势,发现存在某一临界风速(3.18m/s)对火旋风中心漂移角速度的变化速率有较大影响。同时,对热量释放率及火焰温度场进行分析,认为随风速的增加,热量释放率逐渐增加且波动逐渐减小,火焰温度场分布梯度逐渐增加,高温区分布呈现连续纺锤面分布形式。     

防灭火泡沫流体在采空区高位倾斜裂隙通道中的扩散研究

防灭火泡沫材料是1种新型的防灭火材料，对高位倾斜裂隙火灾的降温隔热、充填加固具有很好的应用性能。为了了解高位倾斜裂隙通道中泡沫流体的扩散规律，通过理论推导得出不同裂隙倾角和方位角下浆体2端面压力差随时间的变化方程式，以理论公式为基础进行修正，提出了泡沫流体的扩散规律函数式，并通过用其他实验测点进行误差对比分析。研究结果表明:误差均在允许的范围之内，证明拟合出的函数式具有普遍适用性，可以为大采空区隐蔽高温火源点的防治提供理论支持。