航空煤油池火燃燒特性研究.pdf

1、有風(fēng)作用下的池火燃燒在燃燒速率、火焰形態(tài)特征以及燃燒傳熱(傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射)方式等方面部與無風(fēng)自由燃燒狀念存在很大差異，因此有必要開展不同風(fēng)速條件下航空煤油池火燃燒特性研究。 通過實(shí)驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的方法，論文從池火燃燒速率、火焰的形態(tài)特征以及火焰脈動(dòng)三個(gè)方面入手，研究不同風(fēng)速條件下航空煤油池火的燃燒特性。論文具體工作包括： 利用火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室大空間火災(zāi)試驗(yàn)廳和燃燒風(fēng)洞試驗(yàn)廳，開展了一系列航空煤油池火燃燒實(shí)

2、驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中油池有圓形和矩形兩種，圓形油池直徑有0.150m、0.200m、0.300m和0.600m四種，矩形油池底面積0.360m<'2>，長寬比例有1.00、2.25、4.00和9.00四種。風(fēng)速范圍在0m/s～3.20m/s，同時(shí)利用紅外熱像儀和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)對(duì)火焰進(jìn)行了圖像采集。 分析了質(zhì)量測量數(shù)據(jù)，得到了不同風(fēng)速條件下池火燃燒速率分布規(guī)律。結(jié)果表明，對(duì)于圓形池火，相同風(fēng)速條件下油池燃燒速率隨直徑增大而增大，而隨風(fēng)速的變化

3、規(guī)律差異較大。直徑為0.150m，0.200m和0.300m的油池，燃燒速率隨風(fēng)速增加呈現(xiàn)非單調(diào)性變化艦律，在風(fēng)速較低范圍(0～0.50m/s)內(nèi)隨風(fēng)速增加而增加，達(dá)到一定值后開始下降，隨后又稍有上升，此后其趨勢基本不受風(fēng)速影響，直徑0.600m的油池燃燒速率受風(fēng)速的影響不大，基本維持不變；對(duì)于矩形池火，無風(fēng)時(shí)不同尺度油池的燃燒速率基本一致，橫向風(fēng)條件下呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。0.600m×0.600m的正方形油池其燃燒速率呈現(xiàn)非單調(diào)性變

4、化規(guī)律，0.400m×0.900m的矩形油池，在較低風(fēng)速條件下(<1.60m/s)兩種不同放置方式下的燃燒速率差異不大，當(dāng)風(fēng)速增大時(shí)油池短邊與橫向氣流垂直情況下燃燒速率隨風(fēng)速增大單調(diào)增長，當(dāng)油池長邊與橫向氣流垂直時(shí)燃燒速率隨風(fēng)速的增大呈現(xiàn)非單調(diào)性變化趨勢。 通過基于Matlab的圖像處理技術(shù)對(duì)池火火焰形狀特征進(jìn)行了分析，得到了不同風(fēng)速條件下池火火焰高度和火焰傾角分布規(guī)律。結(jié)果表明，對(duì)于不同尺度的油池(D=0.150m，0.20

5、0m，0.300m，0.600m)，在某一對(duì)應(yīng)的臨界風(fēng)速內(nèi)，火焰高度、火焰傾角以及火焰拉伸情況是受風(fēng)速影響的。當(dāng)風(fēng)速在這一臨界風(fēng)速內(nèi)變化時(shí)，隨著風(fēng)速的增大，火焰高度減小，火焰傾角變大，火焰拉伸加強(qiáng)。當(dāng)風(fēng)速大于這一臨界風(fēng)速時(shí)，火焰形狀特征基本維持穩(wěn)定；存在Ri<'-1>的臨界值，在這一臨界值內(nèi)，隨著Ri<'-1>的增大，池火火焰高度呈下降趨勢，火焰傾角增大，當(dāng)大于這一臨界值時(shí)，火焰高度和火焰傾角基本不受影響。 建立了橫向風(fēng)條件下

6、火焰高度和火焰傾角的預(yù)測模型，并將得到的模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及Thomas、Moorhouse、Pritchard以及美國氣體協(xié)會(huì)(AGA)的相關(guān)模型進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，論文所建立的模型預(yù)測效果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較接近，Thoams關(guān)于火焰高度的預(yù)測模型以及AGA關(guān)于火焰傾角的預(yù)測模型預(yù)測效果較好。 分析了火焰高度時(shí)間序列，并結(jié)合傅立葉變換方法建立了分析火焰脈動(dòng)頻率特征的方法，并利用該方法對(duì)不同風(fēng)速條件下航空煤油池火火焰“脈動(dòng)”現(xiàn)象進(jìn)行