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。     

热诱导浮力羽流涡旋结构直接数值模拟

涡旋结构是湍流流场重要的研究内容之一,也是影响特殊火行为的重要因素之一,如涡旋在飞火传播中起着非常重要的作用。火羽流涡旋结构的详细分析对火灾蔓延特性的研究有重要指导意义。该文对轴对称热羽流和平面热羽流进行了直接数值模拟,分别基于涡旋动力学及涡旋稳定性角度对计算结果进行详细分析。研究表明平面热羽流的涡量值明显高于轴对称热羽流,平面热羽流具有较低的脉动频率。从涡量输运方程出发,分析得出拉伸项的存在降低了轴对称热羽流的混合强度。     

城市火灾中飞火蔓延距离计算方法研究

飞火是城市火灾特别是城市震后火灾的重要蔓延方式之一,它可以使火灾在相距较远的离散可燃物之间进行跳跃式蔓延,从而增加了扑救难度,威胁扑救人员的安全。因此,对飞火蔓延现象的认识和飞火蔓延距离的计算是降低飞火危险性的前提。基于Baum-McCaffrey火焰羽流模型,重点研究在城市火灾羽流中球形飞火颗粒的上升行为和环境风影响...     

干挂石材幕墙火蔓延数值模拟研究

采用数值模拟技术研究了干挂石材幕墙发生燃烧情况下的火蔓延及羽流特点。通过外部高温辐射源点燃了具有4 cm厚PMMA保温层但保温材料和外层钢板间存在2 cm缝隙下的干挂石材幕墙,对模拟结果的温度场、速度场和热释放速率的分析表明其火蔓延速度较泡沫壁面低,但碳化区形状规则,蔓延路径清晰;虽然热释放速率低,但相对而言火焰高度较高,火焰宽度较小,而且其火羽流呈现点火源的特点。     

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。     

不同辐射下反应羽流三维直接数值模拟

运用直接数值模拟方法对低速流动下的浮力反应羽流进行了三维数值模拟,分析了不同辐射通量下无量纲流场中近场浮力羽流的结构特性。在有重力场和燃烧释热的情况下,反应羽流自然演化生成周期性的大涡结构,随着辐射强度的增加,不仅对温度场有显著影响,同时还影响着羽流涡旋的发展及其下游三维涡旋结构之间的相互作用。同时,辐射并不破坏流场的...     

四面火墙作用下中心油盘燃烧速率研究

为解决在实际溢油事故处理过程中，油膜、燃料、溢油范围及特征将限制就地燃烧法使用的问题，利用多油池火燃烧试验模拟就地燃烧法现场燃烧速率变化特征。首先，利用火旋风发生装置与多油池火模型建立四面火墙燃烧模型；然后，搭建火焰燃烧试验平台，利用现场试验法研究中心油盘高度、燃料体积(油膜厚度)及相邻火墙间距h对中心油盘燃料燃烧速率的影响，最后对所得数据进行拟合分析，探究燃烧速率变化特征。结果表明：相比于单一油池火燃烧，四面火墙条件下中心油池火火焰燃烧更为剧烈；平均燃烧速率与油盘高度呈负相关，与燃料体积呈正相关，相同条件下油盘高度每增加1倍，平均变化率约减小20%;燃料体积每减少一半，平均燃烧速率约减小25%;相邻火墙间距h=16 cm时对中心油盘燃烧速率的促进作用最强，最大可达32.4%。     

地下环形隧道纵向通风下火羽流数值模型建立

为全面研究隧道火灾火羽流特性,分析隧道火羽流运动机理,在前期小尺寸试验及数值模型基础之上进行数学建模,通过理论分析对模型进行适当数学简化,运用质量守恒、能量守恒和微分方程求解,经过严格理论推导,最终得出纵向通风地下环形隧道近场火焰区火羽流全模型,并系统地给出了隧道火羽流的羽流半径、羽流速度、羽流质量流率、羽流温升和羽流中心线温度的数学表达式。同时,结合现有实验数据,修正本文所提模型。研究结果可补充现有受限空间火灾动力学理论,为隧道火灾烟气控制、人员疏散及火灾综合防治提供理论依据。     

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。