典型胶合板的着火时间研究

为更加简单方便地求得材料的着火时间,考虑材料对热的吸收率和热损,在经典着火理论的基础上对一维导热方程的边界条件进行修正,对方程进行离散处理并且用编程求解材料的表面温度。代入杨木胶合板和沙比利胶合板的热物性参数,计算不同的辐射强度下胶合板表面温度随着时间的变化,得出着火时间,与实验结果相差不大。一维导热方程分析材料的着火时间是可行性的。3mm的胶合板吸收率约为0.25。

基于极限学习机的炭化可燃物着火时间预测

机器学习技术近年来在许多传统科学领域取得了应用,针对火灾中炭化可燃物着火时间与物性参数及环境参数之间关系复杂的特点,提出了一种基于极限学习机的预测方法以实现不同物性及环境参数时着火时间的快速准确预测,为防治及扑救火灾提供参考。首先建立炭化可燃物热解数值模型,考虑了可燃物热解过程中的含水率以及热解反应、气体流动等复杂物理化学反应过程,然后搭建极限学习机,以数值模拟数据为基础进行训练及验证工作。结果表明基于极限学习机的预测方法能够有效实现炭化可燃物着火时间的快速准确预测,平均相对误差小于3%。

基于BP神经网络的木材着火时间预测

提出了一种基于BP神经网络获得木材辐射热流作用下着火时间与物性参数相互关系的方法。建立了木材热解数值模型,模型中考虑了水蒸发、活性物质热解、热解气体流动等物理化学过程并使用实验数据进行了验证;基于数值模型提供的数据搭建并训练了BP神经网络;利用随机生成的数值数据验证了BP神经网络模型的可靠性。该方法结合了数值模拟和BP神经网络算法预测的优点,克服了实验样本数据量有限及数值模型求解较慢的问题。

室内火灾中非连续介质着火时间研究

室内发生火灾时,和火源间隔一定距离的可燃物即非连续介质突然发生着火燃烧的现象较为普遍,且具有较强的危害性。从非连续介质着火的原因入手,通过将着火条件进行量化,提出了非连续介质着火时间的确定方法,即:非连续介质着火时间为烟气层和处于着火浓度下限的可燃挥发份接触所需要时间与烟气层温度达到非连续介质自燃点所需要时间的最大者,并通过实验验证了该预测方法和相关计算关系式的有效性,对火灾预防和火灾风险评估具有重要的指导作用。

薄物体着火时间的估算

可燃物体在火源作用下就会逐渐变热,最终可能着火。着火的可能性以及着火时间的长短,取决于可燃物的种类和大小以及火源强度和加热方式。本文主要讨论象窗帘布、影剧院幕布之类的薄物体在热气流或辐射加热情况下的着火时间。

炉膛温度对扁球状型煤着火时间影响的实验研究

分析了影响型煤着火延迟时间的因素 ,研究了炉膛温度对扁球状型煤着火延迟时间的影响 。

内热源影响下高压电力电缆着火机制

为探究高压电力电缆因过载或短路且线芯发热影响下的着火机制,使用加热棒模拟电缆内部故障热源,并开展电缆着火试验,分析内热源功率及电缆线芯截面积对电缆温升、着火时间等着火关键参数的影响,发现电缆从被加热至着火到燃烧的全过程可分为初期加热、热解气体逸出、着火、燃烧及熄灭4个阶段。结果表明:绝缘层熔融物的滴落会导致火焰形态发生变化,电缆各结构层表面温度的升温速率随内热源功率的增加及与内热源表面距离的减小而增大,功率的增加弱化了电缆线芯截面积对各层升温速率的影响;电缆的着火时间与内热源功率呈线性递减的关系。

基于机器学习的正庚烷燃料两阶段着火延迟时间预测

燃料着火延迟时间对燃烧过程和发动机性能至关重要.传统上对燃料着火时刻的试验测量和模拟计算代价昂贵,基于人工智能的神经网络技术有望解决这一难题.针对正庚烷两阶段着火延迟时间,本文采用深度机器学习算法进行特征提取和训练,利用遗传算法(GA)优化神经网络结构,结合粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法训练优化模型,实现了宽工况范围内(温度600~1200 K,压力1~5MPa,当量比0.3~3.0)正庚烷着火延迟时间的准确预测.研究结果表明:与一般神经网络模型相比,基于GA优化后的模型可以大幅提高相关系数,降低平均绝对误差;同时,PSO优化后的GA模型可将相关系数提升到0.9999,进一步减小平均绝对误差和均方误差.所提出的预测模型表现出很高的准确性和稳定性.该研究对于发动机湍流燃烧高效数值模拟具有重要参考价值.

缸内流场扰动对快速压缩机着火中间物种采样测量影响的数值研究

针对燃料自燃活性表现出负温度系数(NTC)效应时的快速压缩机缸内流场扰动对物种采样精度影响不明的问题,建立了燃料自燃过程物种采样的数值模型,通过控制活塞缝隙容积在燃烧缸内产生了不同强度的气流扰动,探究了NTC及气流扰动共同作用对正丁烷混合气自燃过程物种采样精度的影响规律。研究结果表明:受燃料NTC效应的影响,两种典型的物种采样方法均出现了反向稀释现象,即燃料的采样浓度偏低,中间产物的采样浓度偏高。反向稀释与采样方法的系统误差产生抵消,导致NTC区域内物种采样精度受气流扰动的敏感性降低。抑制燃烧缸内的气流扰动有利于提高采样精度,然而在绝对无扰动的流场下,整体冻结法的采样误差受热边界层作用反而会略微提高。该研究为燃料自燃过程中物种采样实验的设计及数据不确定性分析提供了有价值的参考。

线性热流下可燃物着火时间的积分法预测

为了准确快速地预测可燃物的着火时间,根据积分方法的思想,推导了预测固体可燃物受线性变化热流作用的着火时间公式.采用PDE数值方法修正了该着火时间公式,并引入着火的表面温度判据,预测了泡桐,椿木,榆木和刺槐等4种木材在不同线性增长热流条件下的着火时间.这些着火时间和其他文献提供的实验数据进行了比较.结果表明:采用PDE修正后的积分模型在计算线性变化热流条件下,固体材料表面的温度变化,具有较高的精度.当热流增长率小于0.5679 kW/(m2.s)时,公式和实验得出的木材着火时间之间的误差一般在5%左右.

H2／O2可燃系统着火时间的极值和临界特性研究及应用

提出了P-T图上反映可爆平面着火时间分布特征的极小值L曲线、极大值H曲线和临界值C曲线,其与临界爆炸曲线一起,使得人们对P-T图上任一状态点能否爆炸以及爆炸过程实现的快慢能够获得全面了解.这3条曲线可以用1.2k1=ks[Ms],(k11/k10+1)k1=ks[Ms]和2k1=ks[Ms]来描述,从而为这些表达式赋予了物理解释,同时也为建立这3条曲线提供了新的途径.基于着火时间的等值线图,用热爆炸理论阐述了爆炸临界曲线具有"Z"字形.进一步,基于着火时间预测平板混合层超燃过程的点火距离,得到了合理的结果.

C_2H_6/CO_2组分构成对瓦斯着火延迟时间的影响规律研究

为进一步研究多种不同性质的气体对瓦斯着火过程的影响,采用CHEMKIN-PRO Release软件,选择CH_4燃烧化学反应机理USC Mech 2.0模型对不同组分构成的C_2H_6/CO_2与甲烷混合气体进行数值模拟,然后分析不同组分下瓦斯着火延迟时间的变化趋势,并利用SENKIN程序对其进行敏感性分析。计算结果表明:当C_2H_6百分比小于CO_2百分比时,随着CO_2百分比的增加,瓦斯着火延迟时间略有增加,且其在T=1200K下延长了17.0%,在T=2200K下延长了8.4%,同时抑制CH_4生成的关键反应步敏感性系数下降幅度略大,其协同抑制瓦斯爆炸;当C_2H_6百分比大于CO_2百分比时,随着C_2H_6百分比的增加,瓦斯着火延迟时间大幅缩短,且其在T=1200K下缩短了63.7%,在T=2200K下缩短了35.5%,同时促进CH_4生成的关键反应步敏感性系数下降幅度大,其协同促进瓦斯爆炸。

电火花作用下粉尘云着火的延迟时间

为确定粉尘云在电火花作用下的着火敏感性,以钛粉为研究介质,通过以电火花能量释放速率为源项的气-粒两相能量守恒方程建立模型,获得了电火花作用下放电火花能量、粉尘粒径、环境氧体积分数、环境温度及湍流程度对粉尘云着火延迟的影响规律.结果表明:粉尘粒径大小对着火延迟的影响最大,越小的颗粒其着火越迅速;环境温度比室温高50~100 K时,粉尘着火延迟时间显著缩短;湍流会加速颗粒间换热速度,缩短着火延迟时间;点火能量与环境氧浓度对着火延迟的影响较小.通过模拟计算扩展了实验研究,也为相关粉尘爆炸预防工作提供理论依据.

氨煤混燃过程中单颗粒煤粉着火特性

开展绿氨与煤混燃有助于双碳目标下的火电降碳,在炉内掺烧技术逐步实现增大掺氨比过程中,煤粉颗粒着火特性是影响氨煤混燃机组宽负荷灵活运行的关键因素。针对氨与煤粉混合给料的掺烧技术路径,利用新型两级平焰燃烧器开展了氨煤混燃过程单颗粒煤粉着火特性研究。利用高速摄影和背光法,通过图像分析获得了不同工况(载气掺氨比、环境氧浓度)下准东煤粉颗粒着火模式和着火延迟时间。研究发现,非掺氨工况下颗粒着火过程由非均相着火模式主导,而掺氨可增大均相颗粒着火模式的煤粉颗粒比例。同时,增大掺氨比,煤粉在脱挥发分阶段破碎的比例增大。同时,通过构建含有氨总包燃烧反应的一维暂态煤粉着火模型,可较好复现氨对煤粉颗粒着火特性的影响:在中心还原气氛下影响较小;而中心氧体积分数为0.1、0.2时,掺氨显著降低单颗粒着火延迟时间,这主要是由于氨火焰提高了煤粉颗粒的加热速率。

快速压缩机试验系统及N2O-C2H4着火特性测量

文中设计并搭建了适用于测量较宽温度、压力范围下着火延迟时间的快速压缩机试验系统。详细介绍了快速压缩机试验系统的主要子系统的构成及其功能,以及试验操作步骤。通过与文献试验数据对比,验证了文中试验系统的准确性,并通过相同工况多次测量,验证了文中试验系统的可靠性。基于此,测量了不同温度、压力工况下N2O-C2H4的着火特性。结果表明:N2O-C2H4着火延迟时间对初始温度表现较为敏感,在1 110~1 170 K的范围内随着初温的升高,着火延迟时间从142 ms缩短至8.7 ms。着火延迟时间随着压力的升高呈现快速下降趋势。

西藏古建筑常用木材的着火特性试验

对西藏古建筑中广泛使用的松木,分别在拉萨与合肥两地的燃烧小室内进行了着火试验.在恒定热流42 kW/m2下,测得了三种不同尺寸松木试样的表面温度曲线、着火温度和着火时间,并分析了氧气含量和压力对着火温度和着火时间的影响;通过对比试样着火图像序列,分析了火焰大小的差异.试验表明:三种试样在拉萨的着火时间远比在合肥的迟,着火温度要高,火焰体积更大.

热辐射下木材的热解与着火特性

在大量的实验基础之上,深入分析了木材热解与着火过程的机理及其中的物理与化学变化,建立了考虑水分蒸发以及表面辐射与对流热损失影响的一维湿木热解与着火微分模型。模型对木材热解与着火过程中的温度变化、失重以及着火时间进行了预测,且预测值与实验值吻合得较好,最后分别将该微分模型、一个经典的热解与着火积分模型的预测值与实验值对比,发现考虑热解与着火过程复杂物理与化学变化的微分模型的预测结果与实验结果吻合较好。

木材着火的实验研究

运用实验的方法对木材的着火过程进行了探讨,初步了解了木材在不同热源作用下着火的基本规律,找到了表征木材着火性能的关键指标为加热温度及着火时间,并对它们之间的相互联系及影响因素进行了分析和研究,为最终从理论上建立起木材及类似的固相可燃物的着火模型打下基础。

外界热辐射作用下木材热解和着火的预测模型

在突发的火灾过程中 ,可燃性固体材料的着火时间和热解特性是非常关键的参数。建立了预测木材在外界热辐射作用下热解和着火时间的数值模型 ,可以给出固体的质量损失速率、内部温度场随时间的变化 ,并根据模型计算得到的表面温度随时间的变化对着火时间进行预测。

热辐射下木材热解与着火特性实验

对几种木材在不同辐射热流下的热解与着火特性进行了研究,且研究了含水率对木材热解与着火过程的影响.分析热解与着火过程中木材试样不同深度的温度变化与失重变化,对木材的着火时间与着火温度进行记录,并着重分析水分对木材温度分布、着火时间与着火温度的影响.通过间接的方法从实验的着火数据中获得了木材的临界着火热流值约为25 kW/m2.