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.     

喷射火灾环境下LPG储罐热响应规律模拟研究

为研究喷射火灾环境下,热流密度和受热位置两个主要外界因素对LPG卧式储罐热响应规律的影响,利用CFD软件建立喷射火灾环境下LPG卧式储罐热响应模型,以Birk等人的现场火灾实验来验证模拟模型的有效性。结果表明:储罐压力上升与热流密度成正比;在高热流密度情况下,热流密度的变化对罐内液相温度影响较小,最高温差为22 K,然而对罐壁温度和气相温度影响较大。高热流密度侵袭储罐时,加热位置对罐内压力影响较小,液相介质的汽化作用对压力上升起主导作用;不同加热位置对储罐热响应影响程度从大到小依次是:气液两相同时受热,封头部位受热,储罐底部受热。     

上升热流条件下木材表面温度的实验研究

本文利用热电偶对上升热流条件下不同种类木材的表面温度进行了实验测量。实验中选取的不同上升热流过程是为了更好的模拟实际室内火灾发展过程。实验结果表明,热流上升速率及木材密度都会影响木材的表面温升过程。点燃时刻表面温度随热流变化率的增加而降低,而木材密度对其影响不大。     

龙柏树冠火对相邻建筑的辐射特性研究

我国城市绿化覆盖率快速增长,带来了植被与建筑混合区域的火灾隐患。以常见城市绿化树种龙柏为研究对象,开展了单树树冠火对其相邻建筑的热辐射规律实验研究,测量了不同间距情况下建筑物一层和二层窗户位置的辐射热流密度,并在圆柱火焰模型的基础上,将圆柱火焰分为下层的稳定火焰区和上层的间歇火焰区,提出了分层圆柱火焰模型。结果表明,分层圆柱火焰模型可以准确描述树冠火辐射热流密度最大值随高度和距离的增加而递减的变化趋势。单一圆柱火焰模型理论的结果表明竖直方向上热流密度随高度变化不大,未能准确描述辐射热流密度竖向变化规律;分层圆柱火焰模型计算的辐射热流密度比单一圆柱火焰模型更符合实验结果,能更好地预测安全距离。     

混凝土表面低温液氮气化过程预测模型

为探究低温液体地面泄漏的液池气化行为,利用试验和非稳态半无限一维热传导理论对液氮泄漏到混凝土表面后的气化速率和混凝土温度变化及混凝土表面初始温度对气化过程的影响进行了研究。结果表明,混凝土温度的非稳态半无限一维热传导模型的计算值与试验结果吻合较好,而液氮气化速率和气化质量明显低于试验结果。针对气化速率的模型计算公式提出乘法修正系数,大幅度提高了模型预测的准确度。试验还发现混凝土表面初始温度主要影响泄漏初期(前50 s)的气化速率,而泄漏初期的气化质量约占总泄漏质量的1/3,且随混凝土表面初始温度升高,该比值近似呈线性增长。     

外界热辐射作用下木材热解和着火的预测模型

在突发的火灾过程中，可燃性固体材料的着火时间和热解特性是非常关键的参数。建立了预测木材在外界热辐射作用下热解和着火时间的数值模型，可以给出固体的质量损失速率、内部温度场随时间的变化，并根据模型计算得到的表面温度随时间的变化对着火时间进行预测。计算结果和实验测量值相符较好。     

基于Fluent的城镇中低压燃气管线喷射火事故的后果研究

为了对城镇中低压燃气管线喷射火事故进行有效的风险评估,根据典型事故案例创建了城镇路面埋地燃气管线泄漏场景,建立模型并划分网格,使用Fluent进行模拟计算,得到了不同泄漏口孔径、不同泄漏口形状、不同管内压力等工况下喷射火的火焰长度、火焰中心面温度分布和临近区域内的热流密度,并通过分析不同工况下的火焰形态和热辐射分布,探讨初始条件对事故后果的影响程度。结果表明:此类型喷射火长度可达数十米,火焰最高温度为2 000 K左右,最高温度位置的高度不超过火焰长度的30%;下风向的热流密度较其他方向更强;在50 mm的泄漏口孔径和0.38 MPa的管内压力下,泄漏口为梭子形,较泄漏口为圆形时的热流密度在下风向整体大15.2%。最后,根据模拟结果构建了快速风险评估模型。     

振荡辐射下PMMA 热解与着火过程研究

采用正弦波变化振荡的辐射热流,对热厚PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的热解和着火过程进行研究,同时采用数值模拟,对实验结果进行验证和补充。结果表明,表面温度和深度温度随着时间而增加,温度由于周期性的辐射而发生振荡,而振荡幅度随着深度的增加而衰减;表面温度与深度温度振荡存在时间延迟;着火时间随着热流振荡周期的增大而减小,主要由于平均热流密度随着周期增大而增大。     

典型热塑性聚合物热解行为研究

利用热失重分析仪采用不同的加热速率对典型热塑性聚合物PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)在空气氛围中的热解行为进行了研究,通过热失重TG和微商热失重DTG分析了三种聚合物的热解过程及加热速率对热解过程的影响,通过Coats-Redfern方法建立了聚合物的热解动力学模型,并分析讨论了聚合物的热解机理和氧气对热解的影响,最后通过计算曲线和实验曲线的比较,验证了该文聚合物热解动力学模型的可靠性。     

表面活性剂对细水雾雾流密度影响的实验研究

为探讨表面活性剂对细水雾雾流密度的影响,以十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠为研究对象,采用量杯法测量细水雾雾流密度值,分析表面活性剂对细水雾雾流密度影响,研究不同工作压力下含表面活性剂细水雾雾流密度变化规律。研究表明:表面活性剂作用下,溶液表面张力系数降低,表面能耗降低,雾场中心雾流密度减小,细水雾扩散性能得到有效改善,雾滴分布更均匀。工作压力对普通细水雾雾流密度有明显影响,工作压力越大,雾场中心区雾流密度越小,喷雾半径越大;对含表面活性剂细水雾雾流密度影响较小,中心区雾流密度变化较小。     

木材在线性增长热流下着火的复合判据研究

为探索木材在热流变化时的着火特点并提出着火判据,通过试验研究了木材在线性增长热流条件下的自发着火性能,测定了泡桐、椿木、榆木和刺槐4种木材的点燃时间、木材表面的入射热流以及试样内部的温度.结果表明.当热流增长率大于等于0.199kw/(m~2·s)时,试验的所有木材均可以被点燃,点燃这些木材的临界热流增长率介于0.065～0.103 kw/(m~2·s).建立了木材着火的计算模型,计算得出木材自发着火时的表面温度约为500℃.根据试验和计算的结果提出了-结合表面温度和临界热流增长率的木材自发着火复合判据.     

Improvement in the prediction of gasoline pool fire behaviour: CFD modelling and validation

The development and implementation of mathematical models through Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques has been acknowledged as a promising tool for the prediction of hydrocarbon pool fires behaviours. In this sense, different approaches, with different assumptions and simplifications, and accounting for different phenomena, have been developed in the literature. However, the deviations in the predictions of the experimentally determined parameters, such as temperatures profiles, flame heights and radiative heat flux, by the implemented models are still high. Therefore, the implementation of these models to predict combustion phenomena and flame behaviours for various scenarios is limited. In this work, the software C3D is used to model gasoline pool fires of different diameters, and under different wind conditions, in order to improve the quality of the predictions of the flame behaviour. The modelled cases correspond to the experimental studies reported in literature. The results from the implemented model show an improved predictive quality when compared with other modelling works reported on literature for the same experimental cases. The deviations in the time averaged temperature, flame height, surface emissive power and radiative heat flux, has been calculated to be 5.0%, 0.05%, 6.32% and 3.82%, respectively.     

可燃材料火灾性能参数的实验研究

利用新建的火灾早期特性实验台对可燃材料的质量损失速率以及表面温度在不同的热辐射条件下进行了测量,并与锥形量热计的结果进行了对比。研究发现,这两类实验结果存在着一些差异。     

屏蔽服冷却系统对人体表面温度影响的研究*

为科学有效地论证多种方式组合的冷却屏蔽服在不同环境条件下对人体表面温度控制的效果,需要对冷却系统及人体敏感部位发热量进行客观评估。通过对5名健康男性的高温测试,探究人体在不同环境温度下体表温度的变化,得出胸部、背部及额头为热量最高部位,并构建以“人体-降温屏蔽服-外界环境”为主体的冷却系统数值模型,对不同环境中的屏蔽服冷却效果展开研究,分析穿戴冷却屏蔽服时人体躯干部分的温度分布及影响。结果表明:在屏蔽服中靠近胸部、背部部位引入相变材料和风扇,均可帮助人体降低体温,提高舒适度。     

飞火和热辐射耦合作用点燃松针的实验研究

飞火颗粒点燃和火焰辐射引燃是森林-城镇交界域火灾两种主要引燃方式。已有很多研究关注单种引燃方式,但缺乏二者耦合作用下的引燃机理研究。实验研究了热颗粒与热辐射耦合作用下松针燃料床的点燃行为,分析了热颗粒尺寸、温度及辐射热通量对点燃特性的影响。实验结果表明:热颗粒和热辐射耦合作用的点燃危险性远远高于热颗粒或者热辐射单独作用下的点燃危险性。耦合作用时,点燃概率随颗粒尺寸、温度和辐射热通量增大而增大,热颗粒临界点燃温度以及临界辐射热通量均随热颗粒尺寸增大而降低;阴燃向明火转变的点燃时间随辐射热通量增大而降低,但与颗粒状态呈现出较为复杂的关系。     

Mutual effects between dynamic leakage behavior and the pressure/temperature in a LNG tank with external heat fluxes

The objective of this work is to investigate and model the mutual effects between the dynamic pressure/temperature in the LNG tank and the leakage behavior with external heat fluxes. The results suggest that the pressure and temperature in tank during leakage change with the comparison results between the heat flux consumed in liquid boil-off and the external heat flux supplied. At the liquid leakage stage, when the external heat flux is not very high, the pressure in tank tends to increase significantly, even results in tank explosion. It increases more and more heavily with higher and higher external heat fluxes. At the vapor leakage stage, large amount of vapor spray out, which results in a high generation rate of vapor by the liquid boil-off. The pressure in tank normally decreases to be low, which is unfavorable for the LNG tank explosion. Therefore, at this vapor leakage stage, blocking the leakage hole as soon as possible is not always a right choice for fire fighters. Finally, it is suggested that reducing the heat flux into the tank, either at the liquid leakage stage or in vapor one, is key to the tank safety.     

水膜预湿行为对典型保温材料燃烧抑制实验研究*

为探索喷淋形成水膜的预湿行为对外立面典型保温材料燃烧抑制机理,采用自建水膜预湿抑制保温材料燃烧实验装置,研究外加辐射作用下,水膜流率对聚苯乙烯（PS）保温材料表面出现干斑、变形和熔融的影响规律。结果表明:实验结束时PS材料表面水膜出现干斑、材料发生变形和熔融面积占比均与无量纲辐射强度呈正相关;PS材料表面水膜出现干斑、材料发生变形和熔融的时间随着无量纲辐射强度增大呈先变小后稳定的趋势;实验条件下,PS材料表面水膜出现干斑、材料发生变形和熔融的临界无量纲辐射强度分别为0.002 0,0.002 6,0.003 3。水膜预湿行为会很大程度阻止保温材料的熔融热解燃烧,为灭火救援提供一定的理论参考。     

基于锥形量热仪的典型软垫座椅材料燃烧特性研究

采用锥形量热仪研究不同热辐射功率下典型软垫座椅材料(聚氨酯泡沫填料/包覆层组合件)的燃烧特性,为软垫座椅的火灾安全提供技术支持。结果表明:在点燃性能方面,聚氨酯泡沫/人造革组合件的耐热性相对最高,其点燃前包覆层开口临界辐射功率为40~45 k W/m~2,聚氨酯泡沫/尼龙组合件不易被点燃,其包覆层具有较高的阻燃性;分析材料的热释放速率(HRR)曲线得到,聚氨酯泡沫/人造革组合件充分燃烧过程中出现2个增长峰,且峰值相对较低,而聚氨酯泡沫/化纤与聚氨酯泡沫/尼龙组合件只有1个增长峰,且在50k W/m~2热辐射下峰值均达到600 k W/m~2以上;采用多种评价指标对各组合件进行评估,发现FGI分析与Petrella风险矩阵更适用于组合件材料的火灾危险性评估。