小尺度火旋风临界环量数值模拟与特性分析

为奠定中大尺度火旋风成型临界环量理论及实验基础,规避火旋风的生成和威胁,基于6壁面强制诱导火旋风发生装置,采用大涡模拟技术,开展小尺度火旋风成型临界环量数值模拟研究。通过数值模拟计算小尺度火旋风的临界环量,采用线性拟合提出小尺度火源火旋风的临界环量与火源尺寸的关系式,得到特定单位面积热释放速率条件下,小尺度火旋风的临界环量Γ与火源尺寸l成Γ=0.465 8+0.081 29l的线性关系。通过旋风速度参量分析,得到火旋风切向速度沿径向方向从涡核中心到涡核半径处近似线性增加到最大值并沿涡核半径外缓慢下降,切向速度沿高度方向先增大后减小等变化规律,发现火旋风切向速度与Rankine涡模型相符。