外立面作用下的水平湍流浮力射流火焰特性研究.pdf

1、火焰附壁現(xiàn)象多見于高層建筑火溢流中，它是火災(zāi)向其上層建筑蔓延的主要方式，由此引發(fā)的二次火災(zāi)給人類生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了巨大的威脅。本文以高層建筑開口火溢流為背景，主要研究外立面作用下，水平湍流浮力射流火焰特性。包括外立面抑制火焰卷吸導(dǎo)致的火焰偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象、火焰長(zhǎng)度以及溫度場(chǎng)特性。
　　我們以防火板模擬建筑外立面，設(shè)計(jì)了可控流速和開口尺寸的氣體燃燒器產(chǎn)生水平湍流浮力射流火焰。使用熱電偶陣列測(cè)量了火焰的溫度場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)無量綱的軸向溫度近似隨無量

2、綱高度的-3/5次方衰減。水平湍流浮力射流火焰的偏轉(zhuǎn)是由于外立面對(duì)火焰的卷吸限制導(dǎo)致的。將火焰流場(chǎng)演變分為兩個(gè)階段:(1)出口到流場(chǎng)水平動(dòng)量衰減為零（等價(jià)點(diǎn)）的階段;(2)火焰偏轉(zhuǎn)或不偏轉(zhuǎn)的階段?；鹧娓奖谂c否很大程度上取決于等價(jià)點(diǎn)到出口的水平距離LE（表征外立面對(duì)火焰卷吸抑制的程度）和火焰長(zhǎng)度。同種開口寬高比下，火焰的無量綱熱釋放速率越大，LE越大。外立面作用下的水平湍流浮力射流火焰長(zhǎng)度變化主要受到兩種效應(yīng)的共同影響:(1)同樣開口條件

3、下，無量綱的出口熱釋放速率增大引發(fā)的火焰變長(zhǎng)效應(yīng);(2)卷吸受限程度加劇引起的火焰長(zhǎng)度增大效應(yīng)。這兩種效應(yīng)此消彼長(zhǎng)，無量綱的出口熱釋放速率越大，火焰卷吸的受限程度越弱，反之亦然。
　　通過分析發(fā)現(xiàn)，湍流雷諾應(yīng)力是導(dǎo)致流場(chǎng)水平動(dòng)量衰減和火焰偏轉(zhuǎn)的主要原因。由此，基于普朗特混合長(zhǎng)度理論推導(dǎo)了雷諾應(yīng)力的近似表達(dá)式結(jié)合動(dòng)量控制方程，獲得了無量綱的最大水平距離LE/B與修正弗洛德數(shù)Fr*的線性關(guān)系，從理論上解釋了出口寬高比n（n=B/H，B