航空煤油池火燃燒特性研究.pdf

1、有風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、對流和輻射)方式等方面部與無風自由燃燒狀念存在很大差異，因此有必要開展不同風速條件下航空煤油池火燃燒特性研究。 通過實驗和理論分析相結合的方法，論文從池火燃燒速率、火焰的形態(tài)特征以及火焰脈動三個方面入手，研究不同風速條件下航空煤油池火的燃燒特性。論文具體工作包括： 利用火災科學國家重點實驗室大空間火災試驗廳和燃燒風洞試驗廳，開展了一系列航空煤油池火燃燒實

2、驗。實驗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。風速范圍在0m/s～3.20m/s，同時利用紅外熱像儀和數(shù)字攝像機對火焰進行了圖像采集。 分析了質(zhì)量測量數(shù)據(jù)，得到了不同風速條件下池火燃燒速率分布規(guī)律。結果表明，對于圓形池火，相同風速條件下油池燃燒速率隨直徑增大而增大，而隨風速的變化

3、規(guī)律差異較大。直徑為0.150m，0.200m和0.300m的油池，燃燒速率隨風速增加呈現(xiàn)非單調(diào)性變化艦律，在風速較低范圍(0～0.50m/s)內(nèi)隨風速增加而增加，達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速影響，直徑0.600m的油池燃燒速率受風速的影響不大，基本維持不變；對于矩形池火，無風時不同尺度油池的燃燒速率基本一致，橫向風條件下呈現(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，當風速增大時油池短邊與橫向氣流垂直情況下燃燒速率隨風速增大單調(diào)增長，當油池長邊與橫向氣流垂直時燃燒速率隨風速的增大呈現(xiàn)非單調(diào)性變化趨勢。 通過基于Matlab的圖像處理技術對池火火焰形狀特征進行了分析，得到了不同風速條件下池火火焰高度和火焰傾角分布規(guī)律。結果表明，對于不同尺度的油池(D=0.150m，0.20

5、0m，0.300m，0.600m)，在某一對應的臨界風速內(nèi)，火焰高度、火焰傾角以及火焰拉伸情況是受風速影響的。當風速在這一臨界風速內(nèi)變化時，隨著風速的增大，火焰高度減小，火焰傾角變大，火焰拉伸加強。當風速大于這一臨界風速時，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，當大于這一臨界值時，火焰高度和火焰傾角基本不受影響。 建立了橫向風條件下

6、火焰高度和火焰傾角的預測模型，并將得到的模型與實驗數(shù)據(jù)及Thomas、Moorhouse、Pritchard以及美國氣體協(xié)會(AGA)的相關模型進行了對比。結果表明，論文所建立的模型預測效果與實驗結果比較接近，Thoams關于火焰高度的預測模型以及AGA關于火焰傾角的預測模型預測效果較好。 分析了火焰高度時間序列，并結合傅立葉變換方法建立了分析火焰脈動頻率特征的方法，并利用該方法對不同風速條件下航空煤油池火火焰“脈動”現(xiàn)象進行