油池火火焰頸部特征及發(fā)展區(qū)溫度分布研究.pdf

1、火焰頸部收縮行為在擴(kuò)散油池火底部是一個(gè)基本的行為，是由于密度差導(dǎo)致空氣卷吸形成的，同時(shí)這也是火焰周期性脈動(dòng)的原因。然而，火焰頸部收縮動(dòng)態(tài)特性的演化的測量及他們與火焰不穩(wěn)定機(jī)制的關(guān)系在前人的研究中暫時(shí)缺乏。本文定量分析了油池尺寸為0.04-0.25m的火焰頸部特性及不穩(wěn)定機(jī)制?；趯?duì)火焰幀序列圖片的直接測量，火焰宏觀參數(shù)頸部收縮最大深度（Dmax），頸部收縮平均速度（Unecking-in），頸部上升最大高度（Hmax），頸部上升平均速度

2、（Uuprising）及渦脈動(dòng)頻率和渦生長時(shí)間在本文中都被定量出來了?；跍y量的結(jié)果研究了這些參數(shù)隨油池尺寸及邊緣高度的演化規(guī)律。定義了三種火焰不穩(wěn)定機(jī)制:小尺度的Rayleigh-Taylor(R-T)不穩(wěn)定，擴(kuò)展R-T不穩(wěn)定及puffing。研究發(fā)現(xiàn)隨著油池尺寸及邊緣高度的增大主控的不穩(wěn)定機(jī)制從R-T不穩(wěn)定轉(zhuǎn)化成puffing。大尺度的渦結(jié)構(gòu)的抽運(yùn)能力（可以通過Dmax，Hmax，Unecking-in，Uupising的值來定量）

3、和擴(kuò)展R-T不穩(wěn)定機(jī)制的頻率有一定的關(guān)系。擴(kuò)展R-T不穩(wěn)定機(jī)制的頻率比puffing機(jī)制的頻率要高。Puffing機(jī)制的頻率隨著邊緣高度（油池上邊沿與液面的距離）的增大略有增大隨著油池直徑的增大而減小，和經(jīng)典的關(guān)系式（f～D-1/2，或者無量綱的St～Fr-1/2）一致。同時(shí)擴(kuò)展R-T不穩(wěn)定機(jī)制的頻率（f）滿足關(guān)系式fR-T,extended～（lfg2/(Q)1/3。擴(kuò)展R-T不穩(wěn)定機(jī)制的生長時(shí)間（τ）隨著油盤直徑的增大而增大并且比p

4、uffing機(jī)制的生長時(shí)間小，puffing機(jī)制的生長時(shí)間滿足經(jīng)典關(guān)系式τ～D1/2。
　　同時(shí)本文對(duì)于火焰頸部收縮特征在不同的低大氣壓強(qiáng)下也做了研究。分析了三種不穩(wěn)定機(jī)制（小尺度R-T不穩(wěn)定，擴(kuò)展R-T不穩(wěn)定及puffing）隨大氣壓強(qiáng)，油盤尺寸的演化。隨著油池直徑或者大氣壓強(qiáng)的增大，主控頻率從擴(kuò)展R-T不穩(wěn)定轉(zhuǎn)換成puffing。定量出了不同大氣壓強(qiáng)下油池火焰頸部收縮宏觀尺度，并且探討了頸部收縮宏觀參數(shù)隨大氣壓強(qiáng)的變化。其中無

5、量綱頸部收縮最大深度Dmax和頸部收縮水平速度Unecking-in隨大氣壓強(qiáng)的變化很小;無量綱頸部上升最大高度Hmax和頸部上升豎直速度Uuprising隨著大氣壓強(qiáng)的增大而減小;無量綱頸部收縮最大深度Dmax和無量綱頸部上升最大高度Hmax的比值及頸部收縮水平速度Unecking-in和頸部上升豎直速度Uuprising的比值都隨著大氣壓強(qiáng)的增大而增大。puffing機(jī)制的頻率隨著大氣壓強(qiáng)增大而略有增大，隨著邊緣高度的增大而增大;擴(kuò)

6、展不穩(wěn)定機(jī)制頻率隨著壓強(qiáng)及邊緣高度沒有明顯的趨勢(shì)。
　　除了對(duì)油池火焰頸部收縮特征的研究，本文對(duì)油池火焰發(fā)展區(qū)溫度也做了研究。經(jīng)典的火羽流模型中（連續(xù)火焰區(qū)，間隙火焰區(qū)及浮力羽流區(qū)）沒有包括燃料液面上的發(fā)展區(qū)溫度分布。前人的文章對(duì)發(fā)展區(qū)溫度分布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也很少。那么本文首先定量出了不同尺寸的油池火焰的溫度分布。研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于不同的油池尺寸火焰發(fā)展區(qū)溫度分布及到達(dá)最高溫度的位置不同。溫度上升行為的物理機(jī)制是未燃燒的燃料與空氣的逐漸混合