油池火火焰頸部特征及發(fā)展區(qū)溫度分布研究.pdf

1、火焰頸部收縮行為在擴散油池火底部是一個基本的行為，是由于密度差導(dǎo)致空氣卷吸形成的，同時這也是火焰周期性脈動的原因。然而，火焰頸部收縮動態(tài)特性的演化的測量及他們與火焰不穩(wěn)定機制的關(guān)系在前人的研究中暫時缺乏。本文定量分析了油池尺寸為0.04-0.25m的火焰頸部特性及不穩(wěn)定機制?；趯鹧鎺蛄袌D片的直接測量，火焰宏觀參數(shù)頸部收縮最大深度（Dmax），頸部收縮平均速度（Unecking-in），頸部上升最大高度（Hmax），頸部上升平均速度

2、（Uuprising）及渦脈動頻率和渦生長時間在本文中都被定量出來了?；跍y量的結(jié)果研究了這些參數(shù)隨油池尺寸及邊緣高度的演化規(guī)律。定義了三種火焰不穩(wěn)定機制:小尺度的Rayleigh-Taylor(R-T)不穩(wěn)定，擴展R-T不穩(wěn)定及puffing。研究發(fā)現(xiàn)隨著油池尺寸及邊緣高度的增大主控的不穩(wěn)定機制從R-T不穩(wěn)定轉(zhuǎn)化成puffing。大尺度的渦結(jié)構(gòu)的抽運能力（可以通過Dmax，Hmax，Unecking-in，Uupising的值來定量）

3、和擴展R-T不穩(wěn)定機制的頻率有一定的關(guān)系。擴展R-T不穩(wěn)定機制的頻率比puffing機制的頻率要高。Puffing機制的頻率隨著邊緣高度（油池上邊沿與液面的距離）的增大略有增大隨著油池直徑的增大而減小，和經(jīng)典的關(guān)系式（f～D-1/2，或者無量綱的St～Fr-1/2）一致。同時擴展R-T不穩(wěn)定機制的頻率（f）滿足關(guān)系式fR-T,extended～（lfg2/(Q)1/3。擴展R-T不穩(wěn)定機制的生長時間（τ）隨著油盤直徑的增大而增大并且比p

4、uffing機制的生長時間小，puffing機制的生長時間滿足經(jīng)典關(guān)系式τ～D1/2。
　　同時本文對于火焰頸部收縮特征在不同的低大氣壓強下也做了研究。分析了三種不穩(wěn)定機制（小尺度R-T不穩(wěn)定，擴展R-T不穩(wěn)定及puffing）隨大氣壓強，油盤尺寸的演化。隨著油池直徑或者大氣壓強的增大，主控頻率從擴展R-T不穩(wěn)定轉(zhuǎn)換成puffing。定量出了不同大氣壓強下油池火焰頸部收縮宏觀尺度，并且探討了頸部收縮宏觀參數(shù)隨大氣壓強的變化。其中無

5、量綱頸部收縮最大深度Dmax和頸部收縮水平速度Unecking-in隨大氣壓強的變化很小;無量綱頸部上升最大高度Hmax和頸部上升豎直速度Uuprising隨著大氣壓強的增大而減小;無量綱頸部收縮最大深度Dmax和無量綱頸部上升最大高度Hmax的比值及頸部收縮水平速度Unecking-in和頸部上升豎直速度Uuprising的比值都隨著大氣壓強的增大而增大。puffing機制的頻率隨著大氣壓強增大而略有增大，隨著邊緣高度的增大而增大;擴

6、展不穩(wěn)定機制頻率隨著壓強及邊緣高度沒有明顯的趨勢。
　　除了對油池火焰頸部收縮特征的研究，本文對油池火焰發(fā)展區(qū)溫度也做了研究。經(jīng)典的火羽流模型中（連續(xù)火焰區(qū)，間隙火焰區(qū)及浮力羽流區(qū)）沒有包括燃料液面上的發(fā)展區(qū)溫度分布。前人的文章對發(fā)展區(qū)溫度分布的實驗數(shù)據(jù)也很少。那么本文首先定量出了不同尺寸的油池火焰的溫度分布。研究發(fā)現(xiàn)對于不同的油池尺寸火焰發(fā)展區(qū)溫度分布及到達最高溫度的位置不同。溫度上升行為的物理機制是未燃燒的燃料與空氣的逐漸混合