在腔室火研究中,小尺度單開口腔室火是常見形式。通風狀況良好的腔室火,其內(nèi)部溫度在高度方向上往往呈現(xiàn)非均勻分布。腔室開口流動過程顯著影響腔室內(nèi)溫度分布及熱量傳遞,進而影響火災蔓延特性。以往的研究多關注于開口形狀及外界風對腔室火特性的影響,火源位置變化對腔室燃燒及流動過程影響的研究則鮮有涉及。本文通過小尺度腔室火實驗臺,模擬了不同火源位置及火源強度下火災場景,通過測量腔室內(nèi)部溫度及開口流動特性變化,探究火源位置對腔室火特性的影響。實驗結(jié)果表明,火源位置對腔室內(nèi)溫度分布有顯著影響。對同一熱釋放速率下的火災場景,火源位置越接近開口,腔室內(nèi)溫度達到穩(wěn)定狀態(tài)所需要的時間越長。對通風良好場景下的單開口腔室火,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口方向移動,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)進行描述。腔室上層及下層的無量綱溫升可以通過無量綱火源熱釋放速率及無量綱火源位置進行表征。同時,火源位置變化會影響腔室開口流動狀態(tài)。當火源由壁面向開口方向移動,中性面高度和煙氣層高度均會降低。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致煙氣層高度的顯著變化。開口質(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,隨著火源向開口方向移動,開口質(zhì)量流率單調(diào)增大,呈現(xiàn)非線性變化。在靠近壁面處和開口處,火源位置對開口質(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)的演化特征也會顯著受到火源位置的影響。當火源由壁面向開口處移動,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口入流風兩個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。當火源由壁面向開口方向移動,火焰高度顯著減小,火焰水平長度增大。基于實驗數(shù)據(jù),本文給出了耦合火源位置的腔室內(nèi)火焰水平長度的表達式。
【學位單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X932
【部分圖文】：

圖１．１?２０１３－２０１６全國分場所火災造成傷亡人數(shù)⑴??１??

也是財富較為集中的地方，當這類火災發(fā)生后，往往會造成十分嚴重的傷亡和財??產(chǎn)損失。隨著我國經(jīng)濟建設的高度發(fā)展、城市化進程的加快，高層建筑的不斷涌??現(xiàn)使得城市火災的危險性不斷升高。圖１．１是近年來全國分場所火災造成的傷亡??人數(shù)統(tǒng)計圖。據(jù)２０１３－２０１６年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)⑴，近年來發(fā)生在建筑住宅及宿舍的火??災造成的傷亡人數(shù)遠超其他場所。這類場所火災發(fā)生造成的傷亡人數(shù)占到事故總??數(shù)的６７％，是所有場所里傷亡最為嚴重的，年均造成的直接經(jīng)濟損失也高達８億??元。從我國應急管理部消防救援局發(fā)布的２０１７年全國火災情況分析［２］統(tǒng)計信息??也可以看出，雖然我國火災事故總數(shù)和事故造成的財產(chǎn)損失、人員傷亡等有所下??降，但是情況仍不樂觀。尤其是建筑火災中，甚至出現(xiàn)了不降反升的趨勢。從火??災發(fā)生單位看，發(fā)生在居民住宅及小單位小場所等非消防安全重點單位的火災共??２５．８萬起，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％；直接財產(chǎn)損失３１．５億元，占總數(shù)８７．６％�？梢钥吹�，住宅火災發(fā)生的事??故數(shù)量最多

腔室內(nèi)外的質(zhì)量流動主要通過開口進行，流動狀態(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，可以將腔室火災發(fā)展??分為以下四個階段。圖１．３描述了由壓力分布表征的具有單一開口的腔室火災發(fā)??展過程。??：：：？？��；；＝＝?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腔室火災發(fā)展的四個階段［４］??３??
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本文編號：2878982