外界風(fēng)下低動量湍流射流擴散火焰圖像特征與燃燒特性.pdf

1、能源、石化產(chǎn)業(yè)的快速興起，使得燃氣管道遍及城市各個角落;這些管道在給人類帶來便利的同時，也增加了氣體泄漏及火災(zāi)、爆炸事故發(fā)生的危險性。燃氣管道一旦泄漏并發(fā)生火災(zāi)，將會威脅到周邊的人員安全和造成重大的財產(chǎn)損失。管道發(fā)生失效泄漏時，會形成氣體射流;如果在泄漏口處被點火源點燃，則將形成氣體射流火焰;而這些火焰的燃燒基本是在外界通風(fēng)條件下進行的，其行為與靜止空氣下的燃燒有較大的差異。因此研究外界風(fēng)作用下氣體射流火燃燒參量的變化，如火焰形態(tài)、火焰

2、脈動頻率、輻射強度等，將為火災(zāi)探測報警、火災(zāi)撲救提供有力的實驗及理論依據(jù)支持。
　　因此，本文一方面結(jié)合相關(guān)基礎(chǔ)理論，建立射流擴散火焰圖像特征和燃燒特性與外界風(fēng)速、氣體射流出口速度（燃料質(zhì)量流量）間的理論關(guān)系式;另一方面，選取典型燃料丙烷為對象，以大型燃燒風(fēng)洞為平臺開展一系列實驗，研究外界風(fēng)下丙烷湍流擴散火焰圖像特征和燃燒特性的變化趨勢。
　　火焰圖像特征包括火焰形態(tài)、火焰長度、火焰傾斜角度與脈動頻率。將火焰形態(tài)分為Non-

3、lifted flame和Lifted flame兩大類;Non-lifted flame主要依據(jù)射流出口速度和外界風(fēng)速兩者的動量通量比進行細分;而Lifted flame的出現(xiàn)條件，與外界風(fēng)速和射流出口速度有關(guān)，且射流出口速度起主導(dǎo)作用?；鹧骈L度與火焰傾斜角度的變化主要由燃料射流出口速度和外界風(fēng)速兩者共同作用的結(jié)果;在所研究的風(fēng)速范圍內(nèi)，外界風(fēng)對火焰具有拉長作用，風(fēng)速越大，火焰長度增加，火焰傾斜越明顯，火焰傾斜角度越大。在現(xiàn)有的關(guān)于火

4、焰長度的模型上，發(fā)展出無量綱火焰長度與外界風(fēng)速、射流出口速度之間的關(guān)系;運用類比思想，通過引入弗勞德數(shù)，定性建立了火焰傾斜角的關(guān)系。外界風(fēng)條件下，橫向風(fēng)速會對火焰流場結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，使得脈動現(xiàn)象變得更加復(fù)雜。
　　從火焰輻射和火焰溫度出發(fā)，研究火焰燃燒特性。實驗研究了外界風(fēng)下不同位置處火焰輻射通量的變化;探討了外界風(fēng)下火焰輻射分數(shù)測量模型公式;通過對火焰形狀及火焰輻射進行相關(guān)假設(shè)，結(jié)合前人研究基礎(chǔ)，建立了外界風(fēng)速、燃料質(zhì)量流量與火焰