狹長空間油池火燃燒特性的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、城市化進(jìn)程不斷加快，出現(xiàn)了越來越多的大型建筑和隧道空間。在外型上，許多建筑都為狹長空間。狹長空間火災(zāi)的發(fā)展受諸多因素的影響，比如燃料、火源尺寸、壁面材料、開口條件及通風(fēng)條件等。因此，開展狹長空間影響火災(zāi)發(fā)展規(guī)律的因素研究有著重要意義。
　　本文利用小尺度實(shí)驗(yàn)?zāi)M、及數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究了狹長空間內(nèi)的火災(zāi)發(fā)展規(guī)律及燃燒特性的變化規(guī)律。通過文獻(xiàn)調(diào)研，分析研究后搭建了小尺寸實(shí)驗(yàn)臺，在此基礎(chǔ)上搭建了小尺寸狹長空間火災(zāi)實(shí)驗(yàn)臺，實(shí)驗(yàn)過程

2、中通過改變不同的邊界條件開展了一系列的實(shí)驗(yàn)，測量了煙氣溫度、濃度和質(zhì)量損失速率，研究不同工況條件下狹長空間火災(zāi)的發(fā)展過程。最后對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析研究了各種工況條件下狹長空間火災(zāi)的燃燒特性。
　　通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M，首先研究了準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)條件下開口形態(tài)的影響，正庚烷的無量綱質(zhì)量損失速率隨開口的增大而減小，且服從指數(shù)衰減規(guī)律;另一方面，不同開口大小的無量綱質(zhì)量損失速率變化趨勢相同，而且無量綱質(zhì)量損失速率隨開口尺寸的增大而減小。其次針對遠(yuǎn)火源

3、場，實(shí)驗(yàn)證實(shí)了溫度的縱向衰減符合指數(shù)關(guān)系，幾種開口大小的遠(yuǎn)火源端縱向溫度衰減因子變化規(guī)律一致，均隨著中性面高度的增加而增大;而且中性面高度相同時(shí)，遠(yuǎn)火源端的縱向溫度衰減因子隨開口大小的增大而增大。之后，實(shí)驗(yàn)還證實(shí)了豎向溫度分布屬于高斯型，最高溫度距頂棚的位置隨中性面高度變化趨勢相同。
　　利用小尺寸實(shí)驗(yàn)?zāi)M，研究開口位置耦合火源尺寸下的火災(zāi)發(fā)展情況。通過與開放空間Babraluskas經(jīng)驗(yàn)值以及狹長空間0.Megret模型預(yù)測值的

4、對比，單位面積的質(zhì)量損失速率在Babraluskas經(jīng)驗(yàn)值的最小值和最大值之間變化，但不是線性增長，而是先減小后增大;實(shí)驗(yàn)值比狹長空間0.Megret模型預(yù)測值高。針對狹長空間溫度分布，不同油盤尺寸的無量綱頂棚溫升變化趨勢相同，服從指數(shù)衰減，而且具有高度的相似性。在遠(yuǎn)火源區(qū)，油盤尺寸對各斷面處無量綱豎向溫升分布規(guī)律影響可以忽略，不同油盤尺寸的各斷面處無量綱溫升均很好的服從高斯分布，并具有很高的相似性。
　　隨后，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究了

5、狹長空間雙火源燃燒特性。研究發(fā)現(xiàn)，火源1和火源2不同油盤尺寸對其質(zhì)量損失速率的影響比較復(fù)雜，整體而言，火源2油盤尺寸小對火源1的影響較小，油盤尺寸較大時(shí)將抑制火源1的燃燒。遠(yuǎn)火源區(qū)豎向溫度分布具有高度的相似性，服從高斯分布，不隨火源2油盤尺寸的變化而改變。此外，火源1的燃燒充分與否直接影響CO濃度的產(chǎn)量。而對于延時(shí)點(diǎn)火的實(shí)驗(yàn)研究，火源2延時(shí)點(diǎn)火時(shí)火源1的質(zhì)量損失速率明顯高于未延時(shí)的;相對于單一火源，延時(shí)點(diǎn)火的質(zhì)量損失速率峰值明顯較小。延

6、時(shí)點(diǎn)火時(shí)CO濃度峰值幾乎相等，相對于未延時(shí)點(diǎn)火的情況，CO濃度峰值小了一個(gè)量級。
　　最后，利用小尺度狹長空間實(shí)驗(yàn)臺的測量數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬軟件FDS研究了狹長空間雙火源對燃燒特性的影響。通過FDS模擬，給出了x-z平面上溫度場和速度場隨時(shí)間的變化情況，并通過對比發(fā)現(xiàn)雙火源作用下，對于雙火源之間的溫度分布而言，著火后不久燃燒比較充分，此時(shí)FDS模擬產(chǎn)生的煙塵高于實(shí)驗(yàn)值，雙火源之間FDS模擬溫度較高;充分發(fā)展后，燃燒不充分，F(xiàn)DS模擬產(chǎn)