傾斜條件下矩形開口氣體射流火火焰特性研究.pdf

1、隨著天然氣產(chǎn)業(yè)在我國(guó)的發(fā)展，作為基礎(chǔ)設(shè)施的天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)也日益加快。但是由于我國(guó)天然氣資源與市場(chǎng)之間跨度大、管道沿線地理環(huán)境惡劣等因素的影響，在利用管道進(jìn)行天然氣輸運(yùn)的過程中，天然氣泄漏事故時(shí)有發(fā)生。由此造成的火災(zāi)及爆炸事故給社會(huì)的安定和人民的人身和財(cái)產(chǎn)安全造成了極大的威脅。
　　由于天然氣管道屬于壓力管道，在運(yùn)輸過程中一旦泄漏的天然氣遇電火花或者明火，就會(huì)形成氣體射流火。有關(guān)氣體射流火的研究開展的較早，特別是在火焰溫度、火

2、焰高度、火焰輻射等方面，前人已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，相關(guān)的理論也較為成熟。但是這些研究關(guān)注的主要是豎直或水平方向的軸對(duì)稱火源，對(duì)傾斜條件下以及不同開口特征的氣體射流火的研究少有開展。然而在現(xiàn)實(shí)生活中，天然氣泄露時(shí)氣體噴出的角度以及泄漏口的形狀是多種多樣的。不同的噴射角度和開口特征，會(huì)導(dǎo)致氣體射流火的火焰特征發(fā)生改變。因此，研究不同傾斜角度下不同長(zhǎng)寬比矩形噴口氣體射流火的火焰特征，對(duì)火災(zāi)防治技術(shù)的研發(fā)和火災(zāi)動(dòng)力學(xué)理論的完善具有重要的意義。<

3、br>　　因此，本文利用一系列自制的矩形噴口，對(duì)傾斜條件下不同長(zhǎng)寬比矩形火源的火焰特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和分析。主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　首先，利用長(zhǎng)寬比從1∶1過渡到1∶16且截面積相等的矩形噴口研究了傾斜條件下不同開口特征矩形火源火焰長(zhǎng)度的特性。證明了Quintiere和Grove所提出的描述矩形火羽流火焰長(zhǎng)度的關(guān)系式在傾斜條件下的適用性，并通過數(shù)值擬合得到了每一個(gè)實(shí)驗(yàn)工況下較為精確的與卷吸系數(shù)相關(guān)的參數(shù)C1的值，研究了在兩種不同放

4、置方式下C1的分布特點(diǎn)。建立了可以直接求解任意傾斜角度下不同長(zhǎng)寬比矩形火源火焰長(zhǎng)度的顯式模型。利用獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)前人提出的顯示數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)模型在傾斜條件下的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　其次，研究了不同長(zhǎng)寬比條件下的矩形火源在不同火焰傾角下其中心軸線的溫度分布情況。發(fā)現(xiàn)火焰中心軸線溫度隨熱電偶在中心軸線上的相對(duì)位置呈現(xiàn)出三段式分布，并研究了矩形火源火焰軸向溫度平穩(wěn)階段相對(duì)位置區(qū)間隨長(zhǎng)寬比和火焰傾角的分布規(guī)律。通過用虛點(diǎn)源對(duì)矩形火焰豎向高度