發(fā)布時(shí)間：2020-11-11 08:36

　　 在腔室火研究中,小尺度單開(kāi)口腔室火是常見(jiàn)形式。通風(fēng)狀況良好的腔室火,其內(nèi)部溫度在高度方向上往往呈現(xiàn)非均勻分布。腔室開(kāi)口流動(dòng)過(guò)程顯著影響腔室內(nèi)溫度分布及熱量傳遞,進(jìn)而影響火災(zāi)蔓延特性。以往的研究多關(guān)注于開(kāi)口形狀及外界風(fēng)對(duì)腔室火特性的影響,火源位置變化對(duì)腔室燃燒及流動(dòng)過(guò)程影響的研究則鮮有涉及。本文通過(guò)小尺度腔室火實(shí)驗(yàn)臺(tái),模擬了不同火源位置及火源強(qiáng)度下火災(zāi)場(chǎng)景,通過(guò)測(cè)量腔室內(nèi)部溫度及開(kāi)口流動(dòng)特性變化,探究火源位置對(duì)腔室火特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,火源位置對(duì)腔室內(nèi)溫度分布有顯著影響。對(duì)同一熱釋放速率下的火災(zāi)場(chǎng)景,火源位置越接近開(kāi)口,腔室內(nèi)溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需要的時(shí)間越長(zhǎng)。對(duì)通風(fēng)良好場(chǎng)景下的單開(kāi)口腔室火,其內(nèi)部溫度分布均呈現(xiàn)明顯分層。隨著火源沿底部中心軸線由壁面向開(kāi)口方向移動(dòng),腔室內(nèi)部上層溫度逐漸降低,下層溫度逐漸升高,上下層溫差減小使溫度分布由雙層向單層過(guò)渡。室內(nèi)溫度在高度方向上的分布可以用玻爾茲曼分布函數(shù)進(jìn)行描述。腔室上層及下層的無(wú)量綱溫升可以通過(guò)無(wú)量綱火源熱釋放速率及無(wú)量綱火源位置進(jìn)行表征。同時(shí),火源位置變化會(huì)影響腔室開(kāi)口流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)火源由壁面向開(kāi)口方向移動(dòng),中性面高度和煙氣層高度均會(huì)降低。腔室內(nèi)煙氣層高度受火源位置影響顯著,受熱釋放速率的影響較小。在同一腔室溫度條件下,煙氣層高度與中性面高度緊密耦合,中性面高度變化隨之導(dǎo)致煙氣層高度的顯著變化。開(kāi)口質(zhì)量流率受火源位置及熱釋放速率共同影響。同一熱釋放速率下,隨著火源向開(kāi)口方向移動(dòng),開(kāi)口質(zhì)量流率單調(diào)增大,呈現(xiàn)非線性變化。在靠近壁面處和開(kāi)口處,火源位置對(duì)開(kāi)口質(zhì)量流率的影響更顯著,在腔室中部影響較小。最后,腔室內(nèi)火焰形態(tài)的演化特征也會(huì)顯著受到火源位置的影響。當(dāng)火源由壁面向開(kāi)口處移動(dòng),火焰由豎直燃燒逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閮A斜,并最終貼近地面,呈現(xiàn)貼地燃燒現(xiàn)象。腔室內(nèi)部壁面卷吸限制及腔室開(kāi)口入流風(fēng)兩個(gè)作用的耦合是腔室內(nèi)火焰形態(tài)發(fā)生變化的主要原因。當(dāng)火源由壁面向開(kāi)口方向移動(dòng),火焰高度顯著減小,火焰水平長(zhǎng)度增大�；趯�(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),本文給出了耦合火源位置的腔室內(nèi)火焰水平長(zhǎng)度的表達(dá)式。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：X932
【部分圖文】：

圖１．１?２０１３－２０１６全國(guó)分場(chǎng)所火災(zāi)造成傷亡人數(shù)⑴??１??

也是財(cái)富較為集中的地方，當(dāng)這類(lèi)火災(zāi)發(fā)生后，往往會(huì)造成十分嚴(yán)重的傷亡和財(cái)??產(chǎn)損失。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高度發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快，高層建筑的不斷涌??現(xiàn)使得城市火災(zāi)的危險(xiǎn)性不斷升高。圖１．１是近年來(lái)全國(guó)分場(chǎng)所火災(zāi)造成的傷亡??人數(shù)統(tǒng)計(jì)圖。據(jù)２０１３－２０１６年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)⑴，近年來(lái)發(fā)生在建筑住宅及宿舍的火??災(zāi)造成的傷亡人數(shù)遠(yuǎn)超其他場(chǎng)所。這類(lèi)場(chǎng)所火災(zāi)發(fā)生造成的傷亡人數(shù)占到事故總??數(shù)的６７％，是所有場(chǎng)所里傷亡最為嚴(yán)重的，年均造成的直接經(jīng)濟(jì)損失也高達(dá)８億??元。從我國(guó)應(yīng)急管理部消防救援局發(fā)布的２０１７年全國(guó)火災(zāi)情況分析［２］統(tǒng)計(jì)信息??也可以看出，雖然我國(guó)火災(zāi)事故總數(shù)和事故造成的財(cái)產(chǎn)損失、人員傷亡等有所下??降，但是情況仍不樂(lè)觀。尤其是建筑火災(zāi)中，甚至出現(xiàn)了不降反升的趨勢(shì)。從火??災(zāi)發(fā)生單位看，發(fā)生在居民住宅及小單位小場(chǎng)所等非消防安全重點(diǎn)單位的火災(zāi)共??２５．８萬(wàn)起，占事故總數(shù)９１．８％；遇難１３１７人，占總數(shù)９４．７％；傷８１０人，占總數(shù)??９１．９％；直接財(cái)產(chǎn)損失３１．５億元，占總數(shù)８７．６％。可以看到，住宅火災(zāi)發(fā)生的事??故數(shù)量最多

腔室內(nèi)外的質(zhì)量流動(dòng)主要通過(guò)開(kāi)口進(jìn)行，流動(dòng)狀態(tài)取決于腔室內(nèi)外的壓差分??布。根據(jù)Ｋａｒｌｓｓｏｎ和Ｑｕｉｎｔｅｒｅ［４］著作中所提出的劃分方法，可以將腔室火災(zāi)發(fā)展??分為以下四個(gè)階段。圖１．３描述了由壓力分布表征的具有單一開(kāi)口的腔室火災(zāi)發(fā)??展過(guò)程。??：：：？？�。�；＝＝?Ｆ＾３＾ｉ?ｖｗ．Ｐｉ?亦??一?ｉ－……矣???八＇．一?＼?Ａ?—?、??Ｐ????？ｐ??－１??（１）?（２）??、士?ｐ－．．ｐ??：：：：：：：：＼?ｐ〇?＼．．．?，??＾?、丨?????、、丨?ｒ?．，’??１?ｐ??Ｊ??——??（３）?（４）??圖１．３腔室火災(zāi)發(fā)展的四個(gè)階段［４］??３??
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