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发动机舱油雾着火及火蔓延特性的数值模拟

航空动力学报 2023年第2期38卷 279-287页

作者：丁芳李松阳丛北华中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241 上海防灾救灾研究所上海200092

为研究发动机舱内典型火灾规律,采用大涡模拟技术,针对某型发动机核心机舱建立了油雾火的火灾模型,研究舱内着火及火蔓延规律,分析不同泄漏位置及泄漏孔朝向对火焰传播及温度、热流分布的影响。结果表明:在舱内的通风热环境下,油雾泄漏... 详细信息

为研究发动机舱内典型火灾规律,采用大涡模拟技术,针对某型发动机核心机舱建立了油雾火的火灾模型,研究舱内着火及火蔓延规律,分析不同泄漏位置及泄漏孔朝向对火焰传播及温度、热流分布的影响。结果表明:在舱内的通风热环境下,油雾泄漏会被引燃并稳定燃烧,中间有一定的潜伏期,火灾强度较大,破坏性严重;油雾火灾是典型的由通风控制的不充分燃烧过程,呈现一定的蔓延规律,火焰中心位于高速回流区,向引气口及尾部排气方向快速蔓延;不同泄漏位置及泄漏孔朝向对火灾的蔓延形态、温度及热流的分布有一定影响,其中泄漏位置对温度热流峰值影响较大,泄漏孔朝向对温度热流的分布影响较大。

关键词：油雾火火蔓延大涡模拟火灾特性发动机舱

高闪点液体燃料浸润多孔介质砂床火蔓延行为实验研究

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清华大学学报:自然科学版 2023年第10期63卷 1493-1501页

作者：陈长坤石朗鲍益朋张宇伦中南大学土木工程学院长沙410075

为探究液体燃料(煤油和0#柴油)浸润多孔介质砂床(石英砂)表面火蔓延特征行为,开展了一系列不同颗粒粒径(0.428~4.500 mm)工况的燃烧测试,实验测量了燃料质量损失速率、砂床内部温度分布、砂床表面火蔓延速率等特征参数,分析了颗粒粒径... 详细信息

为探究液体燃料(煤油和0#柴油)浸润多孔介质砂床(石英砂)表面火蔓延特征行为,开展了一系列不同颗粒粒径(0.428~4.500 mm)工况的燃烧测试,实验测量了燃料质量损失速率、砂床内部温度分布、砂床表面火蔓延速率等特征参数,分析了颗粒粒径对浸润燃烧场景下燃烧蔓延特性的影响机制。实验结果表明:在当前实验中,毛细管作用影响了燃烧反应进程的传热速率,较细颗粒砂床(直径0.428 mm)的传热速率快于较粗颗粒砂床(直径2.180 mm)。不同颗粒粒径工况下的质量损失速率的增长快慢存在差异,准稳定燃烧阶段质量损失速率的增长速率随颗粒粒径的增大而先减小后增大。在准稳定燃烧阶段中,随着颗粒粒径增大,煤油和0#柴油浸润石英砂床表面的平均火蔓延速率呈现出先减小后增大的趋势。在相同颗粒粒径条件下,0#柴油的平均火蔓延速率低于煤油。

关键词：液体燃料多孔介质火蔓延颗粒粒径

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气膜钢筋混凝土结构粮仓火蔓延特性研究

消防科学与技术 2024年第2期43卷 203-209页

作者：马春宝薛飞张文华刘振飞中储粮成都储藏研究院有限公司四川成都610073 应急管理部四川消防研究所四川成都610036

气膜钢筋混凝土结构圆顶粮食仓(以下简称“气膜粮仓”)因具有安全性高、气密性强、隔热性好以及节能环保等优点而在我国得到了应用。然而,有关气膜粮仓的消防安全可靠性研究尚无定论。因此,本研究通过构建模拟火灾场景,分析了气膜粮仓... 详细信息

气膜钢筋混凝土结构圆顶粮食仓(以下简称“气膜粮仓”)因具有安全性高、气密性强、隔热性好以及节能环保等优点而在我国得到了应用。然而,有关气膜粮仓的消防安全可靠性研究尚无定论。因此,本研究通过构建模拟火灾场景,分析了气膜粮仓发生火灾的可能性及原因,研究了粮仓外壁火蔓延特性。试验结果表明,气膜粮仓外层PVDF层和聚氨酯保温层能够被火源引燃并发生蔓延。距墙体2.5 m处最大热通量小于1.0 kW/m^(2),未达到点燃普通可燃物的热通量。此外,距墙体2.5 m处的温度未超过100℃,未达到柔性聚氨酯泡沫270℃的点燃温度。考虑一定的安全余量,建议防火间距应不小于3.0m。同时本文还提出了适合气膜粮仓的消防保护措施。

关键词：气膜钢筋混凝土结构粮仓火蔓延防火间距

低密度EPS不同角度及厚度情况下火蔓延特性研究

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工程热物理学报 2020年第1期41卷 238-245页

作者：黄新杰陈功建王纯洁高金达唐刚张浩安徽工业大学建筑工程学院马鞍山243002 中国矿业大学安全工程学院徐州221116

本文采用小尺寸实验的方法探究了低密度EPS火蔓延及其熄灭特性,分析了密度、厚度以及角度综合因素对EPS火蔓延及熄灭的影响。研究发现:密度为6 kg/m^3的EPS,由于密度很小,材料厚度以及放置角度受到密度影响的抑制,EPS均无法被火源点燃... 详细信息

本文采用小尺寸实验的方法探究了低密度EPS火蔓延及其熄灭特性,分析了密度、厚度以及角度综合因素对EPS火蔓延及熄灭的影响。研究发现:密度为6 kg/m^3的EPS,由于密度很小,材料厚度以及放置角度受到密度影响的抑制,EPS均无法被火源点燃进而进行火蔓延;而当密度为10 kg/m^3的EPS,随着材料厚度以及放置角度的增加,试样经历了从不能点燃,到短距离不稳定火蔓延,正常蔓延,以及蔓延过程中收缩性熄灭等过程。研究发现,密度为10 kg/m^3,厚度为4 cm的EPS试样,当放置角度为0°、10°、20°和30°时,能够正常蔓延,而当角度增加至40°、50°时,EPS火蔓延过程中出现了收缩性熄灭的现象.通过分析火蔓延过程收缩性熄灭机理,发现火蔓延速度与预热区的长度之间的相互竞争机制,是导致熄灭现象产生的主要原因。实验结果表明,收缩性熄灭对火蔓延速度,池火区长度以及表面火焰区火焰形态等都产生了相应的影响。

关键词：模塑聚苯乙烯低密度角度火蔓延收缩性熄灭

火源位置对凹型砖木结构古建筑火蔓延特性影响研究

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防灾减灾工程学报 2023年第6期43卷 1313-1321页

作者：张嬿妮刘雪梦舒盼黄罗鑫张陆陆张帅西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710000 西安市城市公共安全与消防救援重点实验室陕西西安710000

为探究凹型砖木结构古建筑火灾蔓延特性,以某典型凹型古建筑为研究对象,利用Pyrosim软件进行物理模型搭建,研究不同火源位置对火灾蔓延规律的影响,以及在该过程中温度、能见度变化规律和CO、CO_(2)浓度动态分布情况等。结果表明:不同火... 详细信息

为探究凹型砖木结构古建筑火灾蔓延特性,以某典型凹型古建筑为研究对象,利用Pyrosim软件进行物理模型搭建,研究不同火源位置对火灾蔓延规律的影响,以及在该过程中温度、能见度变化规律和CO、CO_(2)浓度动态分布情况等。结果表明:不同火源位置对火蔓延特性影响较大,若引火源位于凹型古建筑西南角,相较西北、正北方向两个工况,热释放速率可高达240 MW/s,应选择在该处设置多个感温探测器及自动喷淋系统用于火灾防范;若引火源位于建筑西南角,相较其他工况室内温度可达最高值1 000℃,CO、CO_(2)浓度亦均达最值,且在垂直高度1.67 m处能见度下降速率达到峰值,人员需在2 min内全部疏散。该研究对于凹型砖木结构古建筑火灾防控、防灭火装置的合理排布及灾后人员高效、安全疏散具有重大意义和参考价值。

关键词：凹型古建筑砖木结构火蔓延燃烧参数数值模拟

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点火位置对乳胶泡沫水平火蔓延规律的影响

化工学报 2019年第7期70卷 2802-2810页

作者：张明振黄冬梅胡毅伟原琪席合一沈利铭段鹏征中国计量大学质量与安全工程学院浙江杭州310018 喜临门家具股份有限公司浙江绍兴312000 深圳市城市公共安全技术研究院消防安全研究所广东深圳518046

为研究点火位置对乳胶泡沫材料水平方向火蔓延规律的影响。搭建小尺寸实验平台,在距离材料中心点0(x1)、 3.54cm(x2)、 7.08cm(x3)、 10.62cm(x4)、 14.16cm(x5)、 17.70cm(x6)位置处点火,研究了试样表面温度、质量损失、火焰高度、火... 详细信息

为研究点火位置对乳胶泡沫材料水平方向火蔓延规律的影响。搭建小尺寸实验平台,在距离材料中心点0(x1)、 3.54cm(x2)、 7.08cm(x3)、 10.62cm(x4)、 14.16cm(x5)、 17.70cm(x6)位置处点火,研究了试样表面温度、质量损失、火焰高度、火蔓延速度等特性参数的变化规律。结果表明,随着点火位置由材料中心点向边缘点移动,平均火蔓延速度分别为0.24、0.23、0.19、0.31、0.42、0.51 cm·s^-1,呈现先减小后增大的规律;x3点火位置时的平均火焰高度较低,燃烧时间较长,平均质量损失速率较低,主要与火蔓延过程中的热量传递方式有关。研究结果显示了乳胶泡沫的火蔓延过程,得到了点火位置对火蔓延的影响规律。

关键词：乳胶泡沫点火位置火蔓延传热安全实验验证

不同空间下的材料宽度对离散火蔓延的影响研究

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不同空间下的材料宽度对离散火蔓延的影响研究

作者：周金虎中国矿业大学

学位级别：硕士

随着当代经济发展,物流的加工、仓储等环节发展迅速,现代仓库的物流、仓储和零售功能日益完善,而由于内部存在大量易燃易爆物品,在发生火灾情况下,火焰会在货物间迅速蔓延,形成较大立体火灾,造成巨大经济损失。因此,研究仓库内部的火灾... 详细信息

随着当代经济发展,物流的加工、仓储等环节发展迅速,现代仓库的物流、仓储和零售功能日益完善,而由于内部存在大量易燃易爆物品,在发生火灾情况下,火焰会在货物间迅速蔓延,形成较大立体火灾,造成巨大经济损失。因此,研究仓库内部的火灾蔓延规律逐渐成为现代科研人员关注的课题。考虑到同一货架下的燃料尺寸决定了燃烧覆盖面积、不同货架之间的限制距离决定了氧气供给程度,本文旨在探讨固定货架空间内,在燃料高度和空气间隔距离相同的情况下,通过简化货架仓库模型来模拟研究不同空间下(开放空间和受限空间)材料宽度对离散分布的固体表面火蔓延过程的影响机制。本文通过实验研究了材料宽度在不同空间条件下对离散火蔓延的影响,并对比了火焰特征、热解前锋、燃烧速度、质量损失速率和热释放速率。深入探讨了宽度效应在不同空间内对离散分布固体表面火蔓延的影响机制,并建立不同空间下火蔓延物理模型,通过能量守恒定律分析在不同阶段火蔓延发展的主导机制,得到以下主要结论。通过选用5-10cm宽度试样,研究了开放空间下材料宽度对离散火蔓延影响。结果表明,试样宽度会对离散火焰的燃烧面积和亮度产生积极的影响;在火焰增长阶段,试样宽度越大,火焰高度和质量损失的增长速率也随之增大,6cm的试样处于对流传导和辐射传导的转换阶段,辐射传导不能弥补对流传导的热量损失,导致热解前锋和火蔓延速度在6cm宽度试样最小;在火焰稳定阶段,无量纲火焰高度和单位宽度热释放速率随着宽度呈现负幂律衰减趋势;用数学模型分析了宽度对火焰行为的影响,得出宽度越大,热损失质量流量会越小,当宽度超过临界宽度时,宽度对火蔓延行为影响不大的结论。通过选用1-5cm受限空间距离,研究受限空间距离对固定宽度离散火蔓延影响。结果表明,狭小的受限空间阻碍了火焰的横向扩散,1cm、2cm的受限工况下,烟囱效应明显,火焰高度质量损失速率增加较快,随着受限距离的增加,烟囱效应逐渐减弱,火焰高度和质量损失速率随着受限距离的增大平稳下降;热解前锋在离散固体表面蔓延速度快,随时间稳定线性增加,同时发现火蔓延速度随着受限距离的增加先增大后减小,烟囱效应和空气卷吸共同作用的结果使得在受限空间距离为2cm工况内呈现速度最大的特点。通过选用典型受限空间距离和宽度,研究受限空间和宽度综合作用对离散火蔓延影响。结果表明,不同受限距离下,无量纲火焰高度和宽度同样满足负幂律关系,而且受限空间下的材料宽度对火蔓延速度和质量损失速率依旧存在积极影响;并得出由于受限墙体给予离散PMMA板的辐射热反馈占据了火焰热量传递的主导作用,火焰的热对流占比很少,对流系数的宽度影响在小范围空间内变化对火蔓延的影响不大的结论;最后建立了受限空间下能量守恒方程,分析了在不同受限空间和材料宽度影响下的火蔓延综合作用机理。本文完善了离散分布的固体火灾基础理论研究,并为相关的防火设计提供理论依据。本文共有图67幅,表13个,参考文献64篇。

关键词：火蔓延宽度受限空间 PMMA 离散固体

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聚乙烯电缆火蔓延及熔融滴落行为研究

聚乙烯电缆火蔓延及熔融滴落行为研究

作者：曾文琦中南大学

学位级别：硕士

电能的广泛使用在满足我们生活需要的同时,也增加了发生电气火灾的风险。电缆导线是引发电气火灾的主要起火源,聚乙烯电缆由于其良好的电气性能、成本较低等特点在社会生活中被广泛应用。本文针对倾斜聚乙烯电缆的火蔓延过程开展了理论... 详细信息

电能的广泛使用在满足我们生活需要的同时,也增加了发生电气火灾的风险。电缆导线是引发电气火灾的主要起火源,聚乙烯电缆由于其良好的电气性能、成本较低等特点在社会生活中被广泛应用。本文针对倾斜聚乙烯电缆的火蔓延过程开展了理论研究、试验研究和数值模拟研究,探究了倾斜角度和火源位置对聚乙烯电缆火蔓延和熔融滴落行为的影响。主要研究成果如下:(1)根据燃烧理论及火蔓延控制机理,将倾斜电缆燃烧区域划分为燃烧区,熔融热解区,预热区三个部分。定义了三个能够表征火蔓延速率的特征长度,分别对燃烧区、熔融热解区、预热区建立传热方程,分析得到了倾斜电缆火蔓延速率的计算公式,建立了简化的传热分析模型。(2)开展了聚乙烯电缆锥形量热仪试验和聚乙烯绝缘护套热重分析试验,探究了聚乙烯电缆的燃烧特性。分析了不同辐射强度下电缆燃烧时的热释放速率及燃烧产物浓度变化情况,通过聚乙烯绝缘护套在不同升温速率、气流氛围中的TG、DTG曲线,分析得到了不同实验条件下聚乙烯绝缘护套热解反应的活化能、反应级数和频率因子。(3)分析了倾斜角度等因素对聚乙烯电缆火蔓延过程的影响。三个特征长度随倾角增大呈现相同的变化趋势。将线芯温度、火蔓延速率的实验测量值与模型计算值相对比,发现两者能够较好地吻合,验证了模型的合理性。(4)揭示了火源位置等因素对电缆熔融滴落行为的影响规律。滴落频率与倾斜角度呈现非线性关系。对于顺流火蔓延,部分熔滴向下滑落在燃烧区热解后被消耗,剩余部分未被消耗的熔滴达到临界体积后将发生滴落。对于逆流火蔓延,熔滴向下滑落进入预热区,部分熔融物会凝固在未燃区电缆绝缘层外表面不发生滴落,其余部分熔滴达到临界体积后,将在电缆未燃区发生滴落。(5)开展了单根倾斜聚乙烯电缆火蔓延数值模拟研究,探究了倾斜角度、火源位置对电缆火蔓延过程的影响。当倾斜角度增大时,相邻温度测点达到峰值的时间间隔减小。相比于顺流火蔓延,逆流火蔓延时各温度测点出现温度峰的时间相对滞后,间接反映出其他条件不变时,顺流火蔓延速率大于逆流火蔓延速率。图61幅,表12个,参考文献99篇。

关键词：聚乙烯电缆倾斜传热分析火蔓延熔融滴落数值模拟

凹型结构下保温材料EPS典型垂直火蔓延特性对比研究

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过程工程学报 2021年第11期21卷 1315-1322页

作者：黄新杰高金达周志杰张笑枫胡俊杰安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243002 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

本工作通过自主搭建小尺寸火蔓延的实验平台,研究了凹型结构中保温材料EPS垂直向上和向下火蔓延特性。对比分析了火焰结构特性、火蔓延速度、质量损失速率、火焰温度等参数的变化规律。结果表明,在垂直向上蔓延过程中,EPS出现短暂的停... 详细信息

本工作通过自主搭建小尺寸火蔓延的实验平台,研究了凹型结构中保温材料EPS垂直向上和向下火蔓延特性。对比分析了火焰结构特性、火蔓延速度、质量损失速率、火焰温度等参数的变化规律。结果表明,在垂直向上蔓延过程中,EPS出现短暂的停滞现象。一方面由于烟囱效应易形成一个大的浮力压力差,导致火焰不稳定性;另一方面由于凹型结构易于烟气的聚集,导致燃烧不充分。而在垂直向下蔓延过程中,由于逆向烟囱效应的影响,火蔓延速度明显加速。火蔓延过程中质量损失速率,很大程度上受其火焰高度的影响,呈现上下振荡的特性。未燃区域部分,火焰温度经历两个温度峰值,向上蔓延过程中第一个温度峰值大于第二个;而向下蔓延过程中第一个温度峰值小于第二个。这主要是由于火焰结构形态及烟囱效应的方向特点,导致产生两个不同大小的峰值。本研究结果可为实际凹型结构下火蔓延特性研究提供前期理论和参考价值。

关键词：凹型结构发泡聚苯乙烯火蔓延火焰结构烟囱效应