《封閉空間池火遊走特性研究》是依託中國科學技術大學，由黎昌海擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：封閉空間池火遊走特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黎昌海
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
通常火焰被認為直立於燃料面之上，前人基於該特性進行了點或體假設，使很多火災模型得以建立。然而，在某些無通風或通風不良情況下，封閉空間池火火焰可脫離油池面，在一定範圍內不規則、不穩定地遊走，這就是所謂的遊走火。遊走火的出現，撼動了點、體假設的基礎，使得相當一部分封閉空間火災模型的適用範圍可能需要重新界定。然而到目前為止，針對遊走火的專門研究幾乎沒有，人們對遊走火還很陌生。本項目擬通過實驗和理論分析相結合的方法，在不同大小的封閉艙室內進行池火遊走行為研究。在改變油池尺寸、油池位置、開口形式和開口大小等大量實驗的基礎上，藉助傳熱理論、蒸發理論、燃燒理論和量綱分析方法，找出產生遊走火的控制機理及判定條件；在質量損失速率、油池溫度、空間氣體溫度、空間氣體成分濃度和艙底熱輻射通量的監測結果以及火焰連續圖像的捕獲基礎上，利用數理統計方法和火災動力學理論等方法分析遊走火的定量特徵及危害。
結題摘要
火災是船舶面臨的最嚴峻的威脅之一，可能導致嚴重的船舶損傷和人員傷亡。本項目以船舶封閉空間火災為研究對象，主要研究了以下內容：一、研製了用於開展封閉空間火災實驗的二維狹窄腔室和三維歲尺寸腔室，研製了採用定油盤直徑的液體油池火源和定燃料供應流量的氣體燃燒器火源及多火災參數測量系統；二、利用縮尺寸實驗和數值模擬方法研究了封閉空間頂部開口流動和火災誘導的封閉空間內部氣體流動；三、利用縮尺寸實驗方法研究了封閉空間火災自熄滅行為；四、利用縮尺寸實驗方法研究了遊走火的特徵、發生條件和發生機理。 獲得了以下主要結論：一、封閉空間頂部開口流動受附近火源浮力羽流影響較大，浮力羽流與開口流動的相互作用導致腔室開口一側形成了環形氣體流動；二、受浮力羽流影響的頂部開口處的溫度和速度分布符合高斯（Gaussian）分布，其最高溫度T_m和最大速度V_m與火源功率Q ̇_f呈線性關係，利用該分布形式，可以推導得到浮力羽流影響的頂部開口流動計算公式；三、封閉空間火災的自熄滅行為與火源功率和開口尺寸有關，基於能量守恆和組分守恆方程的分析，發現封閉空間火災的自熄滅行為主要受空間內組分變化影響；四、基於Quintiere和Rangwala的提出的絕熱火焰溫度熄滅判據，研究得到了封閉空間火災自熄滅控制模型，該模型變化趨勢符合實驗結果；五、火焰遊走的產生條件與火災功率和開口尺寸有密切的聯繫，當開口較大時，在過渡階段會出現火焰遊走的現象；六、當火焰出現遊走時，油池火的質量損失速率為火災發展過程中的最大值，同時氧氣濃度下降至16%以下；七、利用預混火焰穩定理論可以解釋火焰遊走的產生機理，封閉空間內部存在穩定的水平氣體流動，當封閉空間內氧氣濃度下降導致預混火焰傳播速度SL小於當地的氣體流速u_L時，火焰出現遊走現象。 通過本項目研究，揭示了火災羽流影響下的封閉空間頂部開口流動規律，為封閉空間火災行為的研究提供了邊界條件；獲得了封閉空間內部火災導致的氣體流動形態，為特殊火災行為的產生條件提供了論據；研究得到了封閉空間內火災的自熄滅規律，認識了火災自熄滅過程中能量、組分等因素對火焰熄滅過程的影響機制，建立了火災自熄滅預測模型；研究還得到了封閉空間火焰遊走行為的火焰形態和特徵規律，建立了火焰遊走行為的預測模型。項目的研究結果能夠用於指導封閉空間防火性能的設計與評估，同時為船舶艙室等封閉空間內的防火和滅火提供理論依據。
