高原環(huán)境下油池火的火焰及羽流特性研究.pdf

1、西藏高原有眾多歷史悠久的古建筑，這些古建筑在歷史、宗教、文化、民族政治上等特殊的意義。高原古建筑火災(zāi)由于高原環(huán)境氣候、古建筑本身獨特的建筑形態(tài)的影響，有著高原環(huán)境特有的火災(zāi)特點。因此，研究高原環(huán)境下可燃物的燃燒特性，對于認識高原火災(zāi)特點，預(yù)防高原古建筑火災(zāi)的發(fā)生、有效的進行火災(zāi)撲救有重要的意義。
　　 相對于平原標(biāo)準(zhǔn)條件下，高原特殊的低氧低壓環(huán)境對可燃物燃燒特性會產(chǎn)生很多不同方面的影響。首先環(huán)境中氧濃度絕對含量的降低會影響燃料的

2、燃燒速率，并對燃燒狀況的充分性產(chǎn)生不利影響，影響到燃料的CO產(chǎn)物；其次燃料燃燒速率的下降會進一步影響到火源功率，降低能量向火羽流中的輸運，加上低壓條件的影響，必然會影響可燃蒸汽的燃燒形態(tài)，即火焰的具體形態(tài)；并對燃燒后的煙氣羽流的上升速度，羽流上升過程中溫度下降幅度產(chǎn)生不同的影響。針對高原環(huán)境燃料燃燒不同的變化特點和規(guī)律，需要對高原低氧低壓條件對于燃燒特性的影響形式以及具體的影響機制進行專門的研究。本論文主要針對上述問題開展研究，論文的具

3、體工作主要包括：
　　 選取西藏典型可燃液體為燃料，研究高原環(huán)境下油池火的燃燒速率與平原的差別，確定壓力和氧濃度對燃燒速率的影響作用以及它們之間對應(yīng)的關(guān)系，從理論上分析壓力和氧濃度對于燃燒速率的影響機制；對比兩地的煙氣成分來考察氧氣壓力的不同對CO產(chǎn)物的影響作用以及影響機制；分析拉薩和合肥兩地燃燒穩(wěn)定階段的火焰圖像，比較了相同尺寸下兩地火焰的不同以及影響原因；分析兩地羽流中心溫升的不同以及具體的影響原因。
　　 從研究中

4、發(fā)現(xiàn)，對于相同類型和尺寸的燃料，高原地區(qū)的質(zhì)量燃燒速率要低于平原地區(qū)，燃燒時間要更長，燃料的燃燒速率與壓力的β次方成正比，β值隨燃料類型的不同而不同。燃料中碳元素質(zhì)量百分含量越小時，質(zhì)量燃燒速率在兩地差別越小，β值越小。
　　 基于火焰亮度分析，通過MATLAB進行編程對火焰圖像集中處理，研究發(fā)現(xiàn)相同尺寸的油盤下，拉薩火焰面積比合肥要大，火焰寬度比合肥要窄。拉薩火焰振蕩頻率比合肥要快；各種尺寸下拉薩火焰高度均要高于合肥，其中平均

5、火焰高度差別較大，連續(xù)火焰區(qū)的差別也較大，但火焰總高度的差別較小。通過擬合得到了適用于高原環(huán)境下平均火焰高度及振蕩頻率公式。
　　 通過比較發(fā)現(xiàn)高原地區(qū)相同高度處連續(xù)火焰溫度要低于平原地區(qū)；隨著高度的增加，高原地區(qū)羽流中心溫度下降的幅度比平原相對較小，并不是任意高度處的平原羽流溫度均高于高原地區(qū)；在常壓條件下的發(fā)展的基于實驗的羽流經(jīng)典溫升公式不適用于計算高原羽流溫度，通過實驗數(shù)據(jù)擬合得到了滿足高原羽流的公式。
　　 本文