基于标准火灾曲线和热释放率的衬砌温度分布数值计算研究

为探明火灾下衬砌温度的分布特性,基于隧道火灾-衬砌辐射对流传热数学模型建立了衬砌温度数值计算方法,并对HC标准火灾曲线和30 MW火灾热释放率火灾工况进行计算分析。结果表明,标准火灾曲线最高温度普遍大于目前我国规范的要求。采用火灾温度作为衬砌壁面边界条件将显著增大衬砌温度荷载,2小时HC火灾曲线和30 MW火灾工况衬砌最高温度分别为778℃和351℃。标准火灾曲线工况衬砌内部的高温影响范围和高温值均显著大于30 MW火灾工况。

基于火焰图像识别的材料单体燃烧性能测定

本研究提出了一种基于火焰图像识别技术的材料单体燃烧性能评定新方法。针对现有燃烧测试方法的局限性,如过程参量测定不足和测试规模影响,利用图像识别技术测量单体燃烧试验中火焰的变化规律,建立了建材燃烧发热功率与火焰发光像素面积之间的映射关系。试验中,使用基于树莓派和IMX477R摄像头模块的智能摄像系统,通过OpenCV和Python算法对火焰图像进行处理,实现了火焰像素数量的量化。通过FDS模拟不同燃烧功率的火焰,并与试验数据对比,验证了所提方法的可行性。结果显示,在相同观察角度下,火焰燃烧功率与白色像素数量之间存在接近线性的关系。此外,基于视觉分析的燃烧性能等级判定,以60 kW燃烧能量作为安全阈值,能够快速区分难燃和可燃材料。

油池火灾燃烧实验与数值模拟研究

通过在外场和室内进行不同尺寸油池火灾燃烧实验,探索污染物排放、汽油燃烧速度以及火焰温度的演化规律。研究发现,油池中汽油的燃烧速度与风速及油池直径无关,但是随着油池直径的增大,燃烧过程中由于温度场的改变导致汽油燃烧不充分,从而产生更多的CO。应用火灾动力学模拟软件(Fire Dynamics Simulator, FDS)对汽油池燃烧过程中的烟气扩散规律、污染物生成情况、燃烧温度场、速度场、压力场等进行了数值计算,数值模拟结果与外场实验中的结果具有一定的相关性,验证了池火灾数值计算模型的正确性。获取了实验中难以采集的关键数据,为油池火灾事故分析奠定了基础。

外界热辐射条件下油品燃烧特性模拟实验研究

针对油品在外界热辐射条件下的释热及燃烧速率特性表现研究需要,搭建了小尺度油品燃烧特性实验台架,研究了0#柴油和航空煤油在不同外界辐射强度下的释热速率和燃烧速率特性,拟合出了释热及燃烧速率关于外界辐射强度的关系式,结合有效燃烧热特性参数,比较了两种油品在相同外界辐射条件下燃烧效率的差异,为油料储运工程实际油品安全管控提供了有效建议。

基于压力比管理模型计算柴油机燃油的已燃质量分数

针对传统计算柴油机燃烧放热率方法的不足,提出根据示功图建立压力比管理模型来计算柴油机已燃质量分数,再通过已燃质量分数、循环喷油率以及燃油的低热值求得燃烧放热率的方法。该方法不需要进行微分积分运算,且不需要对气缸的传热过程进行分析,大大加快了计算效率,同时具有较好的精度。通过公式推导,提出一种确定韦伯函数叠加个数的方法,确定精确模拟柴油机燃烧过程所需的韦伯函数个数,避免模拟过程中出现计算过于复杂或准确性不足的问题。

含水率不同的煤燃烧性能试验研究

为分析煤燃烧特性与水分含量之间的关系,以斜沟煤矿气煤为试验对象,借助锥形量热仪对含水率不同的煤样燃烧参数进行分析,同时研究煤样燃烧效率。试验结果发现:①伴随煤样含水率的升高,煤样点燃时间先下降后升高,含水率不同的煤样点燃时间由高到低的排序为18.73%>14.73%>2.73%>6.73%>10.73%;煤样热释放速率最大值、总热释放量、烟气生成率和总烟释放量先下降后升高再下降,煤样热释放速率最大值由高到低的排序为10.73%>2.73%>6.73%>14.73%>18.73%,总热释放量、烟气生成率和总烟释放量由高到低的顺序为2.73%>10.73%>6.73%>14.73%>18.73%;煤样燃烧效率由高到低排序为10.73%>6.73%>2.73%>14.73%>18.73%;②煤样中含有适当的水分,能有效增大煤的燃烧性能,根据试验结果选择6.73%~10.73%含水率的煤,能减少煤点燃时间,降低烟气生成率、CO生成速率及总烟释放量,增大热释放速率及燃烧效率。

柴油油池火功率特性

在一些柴油油池火实验数据基础上,分析了油池火的初期增长过程以及影响油池火燃烧的因素．油池火由引燃至开始稳定燃烧的增长过程分为两个阶段:第一阶段约占增长过程的1／3,可通过时间平方增长来近似,其增长系数介于0．12-0．28之间;第二阶段约占增长过程的2／3,也可用时间的二次曲线来模拟其增长过程．油池火的稳定燃烧速率和热释放速率随着油面面积的增大、通风条件的改善而增大,其燃烧效率介于0．68-0．85之间．

性能化防火设计中火灾场景设置的讨论

火灾场景的设置是性能化设计的关键步骤 ,它对烟气运动 ,人员疏散的计算和建筑财产保护有重要的影响。本文重点介绍了火灾增长曲线设计中常用的方法 ,包括 :t2 增长 ,经验公式和统计数据设计方法。并就如何在不同的场所应用不同的火灾设计方法 。

热塑性装饰材料大尺度火灾实验研究

选择目前市场上最常见的热塑性装饰材料PP,PE,PS,PMMA和PVC,借助ISO9705全尺寸多功能热释放速率实验台对其火灾特性进行研究.研究发现,热塑性材料存在固体表面燃烧(PMMA和PVC)与流动燃烧(PP,PE和PS)2种燃烧形式,其中固体表面燃烧受壁面火蔓延控制,流动燃烧受油池火控制;通过对热解机理的探讨发现热解机理是控制材料燃烧形式的主要因素;通过材料流动能力、油池火发展和热释放速率的比较发现,流动能力对流动燃烧的影响非常大,材料流动能力越好越不利于油池火的形成与发展,所能达到的火灾规模越小.

内燃机燃烧放热率的典型特征参数对比以及对热-功转换效率的影响

基于汽油机多种工况的燃烧放热规律与指示热效率的实测结果,对评价内燃机热功转换过程相位的4种典型燃烧特征参数进行了分析与对比,指出了某些特征参数在结论方面的偏颇之处,并对原因进行了分析.研究表明,从指示热效率的角度来看,放热规律曲线面心值位置并不是越靠近上止点越好,有效膨胀比值也不是越大越好;而对于单一评价参数,如50%放热量或最高爆发压力所对应的曲轴转角位置,其评价指标没有唯一性.相对而言,采用有效膨胀比评价发动机的燃烧是最合理的.

柴油机新型双卷流燃烧系统混合与燃烧机理研究

本文提供了新型ＤＳＣＳ（双卷流燃烧系统）的结构和原理，其核心是在ＤＳ燃烧室内，燃油射流触脊、分裂并呈双卷流进行混合与燃烧。在自制的燃油喷雾模型试验装置上，采用油－油喷射技术，对燃烧室模型内的燃油射流流动过程进行高速摄影，并对多种试验方案的拍照结果进行分析。模型试验表明，ＤＳＣＳ中燃油射流流程可细分为４个阶段，采用了新机理、新理论进行混合与燃烧。单、多缸机试验表明ＤＳＣＳ节油率高，静、动载荷低，排温低，烟度低，具有较理想的放热规律，理论和应用都有良好的发展前景。

船舶机舱油料火灾的发展过程研究

在分析船舶机舱火灾危险性的基础上,研究了船舶机舱油蒸气火、喷射火和油池火在不同场景中可能形成的各种火灾类型.通过给出热释放速率、燃烧持续时间和油池火蔓延速度等关键参数的计算方法,详细描述了其发展过程.实际算例的结果表明这种方法可以较好地描述机舱油料火灾的发展过程.

100号航空汽油池火燃烧特性试验研究

从燃烧速率及热释放速率、火焰脉动特征、热辐射特性等方面研究了100号航空汽油池火的燃烧特性。通过电子天平实时采集数据并进行处理得到池火燃烧速率,利用全尺寸热释放速率测量系统测量池火热释放速率,通过图像处理技术对池火脉动特征进行分析,通过在火焰一定距离处布置热流计得到池火热辐射特性相关参数。结果表明:100号航空汽油池火稳定燃烧速率大于普通汽油燃烧速率,最大燃烧速率和衰减因子均大于普通汽油参数值;小尺寸池火热释放速率不稳定,随着油池尺寸的增大,热释放速率稳定性增强;池火火焰周期性脉动现象非常明显,脉动频率试验值与Pagni公式预测值接近;在油池液面高度产生的辐射强度随着无量纲距离L/D的增大呈指数衰减,拟合得到的曲线公式所对应参数值与油盘等效直径呈线性关系,通过此关系得到100号航空汽油池火热辐射统一方程。

利用压力相似预测高原低压环境小尺寸池火燃烧速率的变化特性

运用火灾动力学中的压力相似分析理论,推导出高海拔低压环境下的池火燃烧速率与常压环境下的相似关系,并结合前人实验数据,得到非受限燃烧条件下,等效直径在10～50 cm池火燃烧速率随气压降低呈线性变化的规律.通过开展拉萨低压地区及合肥常压地区的池火燃烧对比实验,并结合前人的实验数据对理论关系式进行验证,研究结果表明,压力相似分析虽仅从动力学角度出发,没有包含对燃烧化学机理的探讨,但仍然能够较好地反映出燃烧速率随环境压力的变化规律,对于指导实验研究,预测实验结果具有重要意义.

性能化防火设计中火灾场景设置初步研究

火灾场景的设置是性能化设计的关键步骤 ,重点介绍了常用的火灾增长曲线设计方法 ,并且以高架仓库火灾设计为例 。

典型变压器绝缘纸板燃烧特性试验研究

采用锥形量热仪,研究了典型的变压器用绝缘纸板在25、50、75kW/m^2热辐射功率下的热释放速率和质量损失速率,并与采用克拉玛依DB-25#油浸泡前后的纸板的上述燃烧特性参数进行对比分析。测试时,将样品水平方向放置在低密度陶瓷纤维板上,并由高密度陶瓷纤维板支撑,通过上方的锥型电子加热器对试样施加热辐射。结果表明:油浸前,变压器绝缘纸板所受的外界热辐射强度越大,燃烧的发展期越短、持续期越短,衰退期越长;油浸后,变压器绝缘纸板的燃烧分为绝缘油的汽化燃烧及绝缘纸板的热解后燃烧两部分,造成引燃时间提前。油浸前,变压器绝缘纸板燃烧总时间与外界热辐射强度大小无关;油浸后,燃烧总时间延长,且延长的时间取决于外界热辐射的强度大小。

油品扬沸火灾特征参量实验研究

大型储油罐区内发生扬沸火灾时危害巨大,其危害程度与扬沸火灾时油品的燃烧特征参量有密切的关系.建立了小型扬沸火灾模拟实验台和数据采集系统,对混合原油和混合油品(煤油与机油)两种油品,在不同直径的小尺度油罐内,扬沸发生前后燃烧速率(线性燃烧速率和质量燃烧速率)、热释放速率、火焰温度、火焰热辐射和高度的变化规律进行了实验研究.发现这些特征参量在扬沸前后都发生了突变,其中扬沸阶段的燃烧速度、热释放速率和火焰辐射为平均值的几倍甚至几十倍.在对这些特征参量的突变进行定性和定量分析的基础上对引起突变的原因进行了分析,可为防控全尺度油罐扬沸火灾的危害提供参考依据.

XPS保温板小尺寸水平燃烧特性

实验研究小尺寸挤塑型聚苯乙烯(XPS)保温板水平燃烧特性,测得试样水平燃烧的表面温度、质量损失速率、热释放速率等燃烧特性参数,发现了水平燃烧特性参数与厚度的关系。分析发现:试样水平燃烧表面温度、火焰前锋蔓延速率受厚度影响很小;最大质量损失速率、辐射热值与材料的厚度成正相关关系;最大热释放速率与厚度呈对数关系。

用CONE法研究竹材的阻燃性能

以毛竹为对象,利用锥形量热仪,在5 0kW·m- 2 的热辐射功率下,对毛竹去除竹青保留竹黄(去青)、去除竹黄保留竹青(去黄)以及竹杆上、中、下(保留竹青竹黄)不同部位的竹材进行了燃烧性能的测定,分析了它们的燃烧性。结果表明,点燃时间、第二释热峰出现的时间及峰值、质量损失速率与竹材两表面的去与不去有极显著线性相关关系;竹杆部位与点燃时间有极显著性,与质量损失速率(峰值)有显著相关,与第二释热峰出现的时间及峰值分别为无显著相关及有一定相关;比消光面积与竹材两表面的去与不去及竹杆部位无显著相关。

高海拔对火灾燃烧特性影响的试验研究

为研究高海拔对于火灾燃烧特性的影响,采用火灾试验研究的方式分别在高海拔地区和内地进行了火灾的燃烧试验,测得了不同尺寸油盘火源试样的燃烧时间和热释放速率,通过对比试验结果分析得到:高海拔地区火灾燃烧热释放速率相比内地较小,但是燃烧时间远比内地长,燃烧的火焰高度更高。