常壓及低壓地區(qū)水平風(fēng)作用下油池火貼地火焰行為研究.pdf

1、火的使用與人們的日常生活息息相關(guān)，自發(fā)明以來，火在給我們帶來便利的同時，也給我們的人身以及財產(chǎn)安全產(chǎn)生了威脅，古往今來，由于火災(zāi)造成的傷亡以及財產(chǎn)損失的案例非常之多，因此，對于火災(zāi)的研究具有重要的意義。
　　 前人對油池火的研究包羅萬象，其中燃燒速率的研究最為常見，對于火焰形態(tài)的研究，包括火焰高度、火焰傾角、火焰長度以及火焰貼地長度等也都有涉及。經(jīng)過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)前人在這些方面的研究大都局限在常壓環(huán)境下，實(shí)際上，氣壓環(huán)境的改變，會給

2、油池火的燃燒產(chǎn)生一系列的影響，當(dāng)然，也有一些學(xué)者在低壓環(huán)境下進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)研究，但是，在這些研究中，大部分又都局限在無風(fēng)環(huán)境下，水平環(huán)境風(fēng)的作用使得油池火的燃燒更為復(fù)雜，火焰傾斜燃燒，火焰形狀與火焰周圍的空氣卷吸也不再對稱，可能會改變油池火與空氣的卷吸，進(jìn)而對油池火的燃燒產(chǎn)生影響。另一方面，對于油池火的熱輻射研究，也大部分都局限于無風(fēng)環(huán)境下，在有風(fēng)環(huán)境下的研究相對缺乏。因此，鑒于低壓有風(fēng)環(huán)境下油池火的研究開展的較少，筆者確定了本文研究內(nèi)

3、容。
　　 本文主要通過實(shí)驗(yàn)研究的方法來探究低壓有風(fēng)環(huán)境下油池火貼地火焰行為的研究，主要包括火焰長度、貼地火焰長度、火焰傾角以及輻射分?jǐn)?shù)四個方面的研究，為了保證實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性以及測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的客觀性，在合肥以及拉薩分別搭建了貼地火焰燃燒平臺，并對液面穩(wěn)定裝置等設(shè)備進(jìn)行反復(fù)校準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)中選取了正庚烷以及丙酮兩種燃料，油盤尺寸選取為10cm、15cm、20cm、25cm、30cm,風(fēng)速取0m/s、0.5m/s、1.0m/s、1.5m/s

4、、2.0m/s、2.5m/s、3.0m/s，熱輻射的測量通過兩個輻射熱流計來測量，除了壓力環(huán)境改變之外，兩地實(shí)驗(yàn)條件均保持相同。
　　 通過視頻拍攝、圖像處理的方法獲取油池火的貼地火焰長度，研究中發(fā)現(xiàn)，對于正庚烷和丙酮，兩種燃料的貼地火焰無量綱比隨著風(fēng)速的增大而增大，并且當(dāng)風(fēng)速小于1.5m/s時，增長較快，而當(dāng)風(fēng)速大于1.5m/s，增長趨勢有所減緩;另一方面，相比之下，油盤越小，其增長速率越大;對于不同燃料而言，正庚烷的無量綱比

5、明顯大于丙酮;對于不同環(huán)境壓力而言，在低壓環(huán)境下，兩種燃料的貼地火焰長度比大于合肥。火焰長度的提取方法類似，通過研究發(fā)現(xiàn)，隨著風(fēng)速的增大，其數(shù)值也越來越大;且正庚烷的火焰長度比丙酮的火焰長度長，低壓環(huán)境下兩種燃料的火焰長度均比常壓環(huán)境下的火焰長度長;燃料的火焰長度隨著油盤尺寸的增加而增加。
　　 油池火在水平環(huán)境風(fēng)的作用下，最容易觀察到的就是火焰傾角的改變，研究發(fā)現(xiàn)，在水平環(huán)境風(fēng)作用下，油池火火焰傾角在小風(fēng)速范圍內(nèi)快速增長，風(fēng)速

6、較大時，火焰傾角增長幅度減小，趨于平緩。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與前人的模型較為一致。對于油池火環(huán)境輻射分?jǐn)?shù)的研究，通過將火源簡化為理想點(diǎn)火源，得出了輻射分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律:無風(fēng)情況下，常壓環(huán)境時對于特定燃料的輻射分?jǐn)?shù)并不隨著油盤直徑的變化而變化，且輻射分?jǐn)?shù)受氣壓的影響并不明顯，在本文中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好的與前人的研究取得了一致，丙酮的輻射分?jǐn)?shù)約為25％左右，而正庚烷的輻射分?jǐn)?shù)在33.5％左右;在有風(fēng)情況下，無論是丙酮池火還是正庚烷池火，其輻射分?jǐn)?shù)均隨著風(fēng)速的