基於多股移動火焰相互影響機制研究的固體火蔓延機理

《基於多股移動火焰相互影響機制研究的固體火蔓延機理》是依託中國科學技術大學，由楊立中擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於多股移動火焰相互影響機制研究的固體火蔓延機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊立中
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

火蔓延是火災最重要的分過程之一，已有研究主要針對單一平板火蔓延展開，而對建築外牆火災和森林火災經常會出現的多股移動火源火蔓延過程的研究十分缺乏。本項目首先研究典型材料單一平板火蔓延過程中火焰反饋熱流空間分布、固相溫度分布和火蔓延速率等重要參數及控制機理並建立相應模型，以此為基礎，開展多股移動火源火蔓延的實驗研究和理論分析。通過多種材料、多類尺寸、多種工況及多種幾何關係的實驗研究，深入了解複雜條件下多股移動火源火蔓延過程中不同火焰間的相互影響規律和控制機制，探索多股移動火源火焰間相互作用對火蔓延穩定性、反饋熱流時空分布、氣固相之間傳熱傳質的影響規律和火焰合併的臨界條件，進而通過理論分析建立耦合固相熱解、氣相傳熱和化學反應動力學的多股移動火源的火蔓延模型。本項目將極大改善多火源火蔓延問題研究缺乏的現狀，為相關火災安全標準和規範的制定提供科學依據，具有極其重要的理論意義和實用價值。

結題摘要

火蔓延是火災最重要的分過程，但一直以來對建築外牆火災和森林火災常會出現的多股移動火源火蔓延過程的研究較為缺乏。4年來，本項目對多股移動火源火蔓延過程進行了卓有成效的研究，深入揭示了從可燃物著火到單一平板火蔓延，最後到多股移動火源火蔓延過程中的基本規律與控制機理。火蔓延過程是可燃物在火焰前鋒處不斷熱解並著火的過程，本項目首先從可燃物熱解著火著手，實驗研究了多種典型材料在多工況、多熱流條件下的固相溫度分布、質量損失速率、著火時間等關鍵參數的變化規律，建立了時變熱流下熱解數值模型，實現了不同種類熱流、不同材料特性、不同外部環境下的可燃物著火時間的快速準確預測。以此為基礎，進一步研究了典型材料單一平板火蔓延過程中的輻射熱流空間分布、固相溫度分布、火蔓延速率和火焰形態等重要參數的控制機理並建立了相應模型，準確預測了單一平板在不同環境壓力、不同邊界條件、不同尺度下三維火蔓延速度。最後，基於以上研究結果，開展了多股移動火源火蔓延的實驗研究和理論分析。通過多種材料、多類尺寸、多種壓力及多種幾何關係的實驗研究，獲得了複雜條件下多股移動火源火蔓延過程中火蔓延速率、火焰形態、質量損失速率、熱解前沿角等參數的變化特徵，深入揭示了多股移動火源火蔓延過程中不同火焰間的相互影響規律和控制機制，通過理論分析耦合固相熱解、氣相傳熱和化學反應動力學，建立了多股移動火源火蔓延模型，對多股移動火源的火焰融合現象、反饋熱流時空分布、氣固相傳熱傳質機理做出了合理解釋，成功預測了多股移動火源的火蔓延過程。本項目研究結果對建築火災和森林火災相關標準和規範的制定提供了堅實的科學依據。