阳角构型及转角处聚氨酯泡沫顺流火蔓延研究

通过自行搭建的试验台对建筑立面阳角构型下聚氨酯泡沫塑料(PU)的顺流火蔓延特性进行试验研究。结果表明,聚氨酯泡沫塑料顺流火蔓延行为主要受样材燃烧特性、传热机制、立面受限构型以及转角结构的影响。火蔓延过程中,前期燃烧反应慢,导致炭层加厚,形成了以熔塌间隔作为边界的短暂熄灭区。热解前锋倾角在转角结构的作用下,经历先减后增再减的过程。获得的火蔓延典型特征参数,主要包括平均火蔓延速率、燃烧速率、火焰平均高度等,在熔滴效应和空气卷吸的共同作用下,均呈周期性震荡规律。针对转角结构区,火蔓延传热机制、传热量以及化学当量比主要由结构因子决定,在研究分析结构因子对其改变的内在机理的基础上,结合空气卷吸导致的火焰推力以及散热等机制,对3种特征参数进行分析,得出平均火焰高度呈三段式分布,于火焰起始期,hf(t)和t遵循如下公式:hf(t)=-95.43+101.93 exp(0.025t),平均火蔓延速度和燃烧速率于转角阶段均出现由增转降的突变。

对称火源条件下聚氨酯泡沫顺流火蔓延研究

利用自行搭建的小尺寸实验台探究对称火源条件下聚氨酯泡沫顺流火蔓延特征规律。研究结果表明:对称火源条件下聚氨酯泡沫顺流火蔓延特性主要受火源之间的热传递和受限夹角空间构型共同作用。顺流火蔓延过程中会伴随火焰分裂和分离现象,当对称火焰发生融合后板材表面温度场达到稳态;火蔓延在火焰出现交汇融合后,热对流换热占据主要地位,导致上部的辐射与气流速度总是高于下部,且上部辐射热通量在火焰融合区达到稳态;利用McCaffrey羽流模型得到稳定火焰区的火焰高度z以及z/Q^(2/5)的取值,同时运用自编MATLAB程序得到火焰高度,发现计算结果与试验现象吻合;火蔓延过程中质量损失率呈三段式线性分布关系,且在稳态燃烧区中火蔓延速率与热释放速率呈一定的幂次关系。

受限距离影响下竖向顺流火蔓延规律研究

以长45.0 cm、宽5.0 cm、厚2.0 mm的广告画布作为研究对象,开展了受限距离为3.0〜9.0 cm的竖向顺流火蔓延实验,定量分析受限距离对火焰长度、火蔓延速度、点燃时间等参数的影响。结果表明:受限距离3.0〜8.0 cm时,受限侧火焰长度明显大于未受限侧火焰长度;受限距离超过8.0 cm时,两侧火焰长度基本一致。随受限距离增加,火焰长度与火蔓延速度均表现为先增加后减小,最终趋于稳定,而点燃时间则表现为先减小后增加,最终趋于稳定值。建立了材料表面接收热流与点燃时间的关系式,分析了材料表面接收热流随受限距离的变化趋势,阐释了火蔓延速度随受限距离非单调变化的原因。