發(fā)布時(shí)間：2022-10-21 19:05

　　火旋風(fēng)是一種在森林與城市火災(zāi)中常見的特殊火現(xiàn)象。它是由火羽流和周圍環(huán)境渦量場的復(fù)雜相互作用而誘發(fā)的劇烈燃燒的旋轉(zhuǎn)火焰,其中涉及到旋轉(zhuǎn)流動和燃燒的物理化學(xué)復(fù)雜耦合作用機(jī)制�；鹦L(fēng)能夠顯著增強(qiáng)火源的燃燒速率,火焰高度,火焰溫度和速度場,且易于誘發(fā)飛火現(xiàn)象,從而使得火災(zāi)強(qiáng)度和發(fā)展速度大大增強(qiáng)。因此,開展火旋風(fēng)燃燒動力學(xué)的研究,不僅可以促進(jìn)對包含流動和燃燒相互耦合作用的特殊燃燒現(xiàn)象的認(rèn)識,豐富相關(guān)的燃燒理論,而且有利于在實(shí)際中控制此類火現(xiàn)象的發(fā)生,以保護(hù)人員和財(cái)產(chǎn)安全。 本文的研究目標(biāo)是,研究火旋風(fēng)的燃燒速率、火焰高度、速度分布和溫度分布等動力學(xué)特性,以及這些動力學(xué)特性隨火源尺寸、外加環(huán)量等參數(shù)條件的變化規(guī)律；系統(tǒng)地建立火旋風(fēng)各種動力學(xué)特征量的理論模型或尺度化模型；研究火旋風(fēng)火焰的大尺度不穩(wěn)定性一傾斜火焰轉(zhuǎn)動和旋轉(zhuǎn)進(jìn)動特征,探討引起火旋風(fēng)大尺度不穩(wěn)定性的物理機(jī)制;比較揭示火旋風(fēng)和普通浮力火羽流在流場結(jié)構(gòu)、熱場結(jié)構(gòu)、動力學(xué)行為和理論模型上的異同點(diǎn)。 本文的具體工作包括： 引入了火旋風(fēng)的Ekman卷吸邊界層理論并求得了其動量邊界層解。前人已有的火旋風(fēng)研究從未考慮火旋風(fēng)底部卷... 

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
圖例目錄
表例目錄
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 典型火旋風(fēng)案例
    1.3 火旋風(fēng)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 理論研究工作
        1.3.2 實(shí)驗(yàn)研究工作
        1.3.3 數(shù)值模擬工作
    1.4 研究目標(biāo)和內(nèi)容
        1.4.1 本文的研究內(nèi)容
        1.4.2 本文的研究方法
    1.5 本文的章節(jié)安排
    參考文獻(xiàn)
第二章 單火點(diǎn)火旋風(fēng)實(shí)驗(yàn)
    2.1 火旋風(fēng)穩(wěn)定存在的物理機(jī)制
    2.2 火旋風(fēng)的產(chǎn)生條件
    2.3 四面墻+狹縫式火旋風(fēng)實(shí)驗(yàn)平臺
    2.4 火旋風(fēng)實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性
    參考文獻(xiàn)
第三章 火旋風(fēng)液體燃料的燃燒速率
    3.1 引言
    3.2 研究概況
    3.3 具體實(shí)驗(yàn)布置
    3.4 火旋風(fēng)燃燒速率的定性分析
        3.4.1 Lip height效應(yīng)
        3.4.2 火旋風(fēng)燃燒速率數(shù)據(jù)的指數(shù)擬合
    3.5 火旋風(fēng)燃燒速率的理論模型
        3.5.1 燃料表面的能量平衡關(guān)系
        3.5.2 火旋風(fēng)湍流邊界層的Chilton-Colburn類比
        3.5.3 火旋風(fēng)層流邊界層的滯止膜模型
        3.5.4 火旋風(fēng)的動量邊界層解
        3.5.5 層流火旋風(fēng)的蒸發(fā)速率
        3.5.6 湍流火旋風(fēng)的蒸發(fā)速率
        3.5.7 火旋風(fēng)中液體燃料的總蒸發(fā)速率
    3.6 結(jié)果與分析
        3.6.1 內(nèi)外區(qū)的Spalding傳遞數(shù)
        3.6.2 邊界層上切向速度的徑向分布
        3.6.3 內(nèi)區(qū)和外區(qū)中的蒸發(fā)速率對比
        3.6.4 蒸發(fā)速率關(guān)系式的驗(yàn)證
        3.6.5 層流邊界層向湍流邊界層的轉(zhuǎn)捩
    3.7 本章小結(jié)
    本章符號表
    參考文獻(xiàn)
第四章 火旋風(fēng)的火焰高度
    4.1 引言
    4.2 研究概況
    4.3 具體實(shí)驗(yàn)布置
    4.4 火旋風(fēng)火焰的脈動特性
    4.5 火旋風(fēng)和普通浮力池火的卷吸及火焰高度對比
    4.6 火旋風(fēng)火焰高度模型
        4.6.1 渦核半徑表達(dá)式
        4.6.2 軸向速度表達(dá)式
    4.7 火焰高度關(guān)系式的驗(yàn)證
    4.8 液體燃料火旋風(fēng)的火焰高度
    4.9 本章小結(jié)
    本章符號表
    參考文獻(xiàn)
第五章 火旋風(fēng)的溫度場
    5.1 引言
    5.2 具體實(shí)驗(yàn)布置
    5.3 中心軸線溫度的變化
    5.4 熱電偶測溫的輻射修正
        5.4.1 熱電偶靜態(tài)測溫誤差分析
        5.4.2 熱電偶靜態(tài)測溫的輻射誤差修正理論
        5.4.3 熱電偶靜態(tài)測溫的輻射誤差修正結(jié)果
    5.5 火旋風(fēng)的徑向溫度分布
    5.6 火旋風(fēng)的軸向溫度分布
        5.6.1 火旋風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)化軸向長度定義
        5.6.2 火旋風(fēng)的軸向溫度分區(qū)
        5.6.3 羽流的虛點(diǎn)源
        5.6.4 火旋風(fēng)羽流區(qū)起點(diǎn)的流動特征
        5.6.5 火旋風(fēng)羽流區(qū)的溫度衰減特征
    5.7 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 火旋風(fēng)火焰的轉(zhuǎn)動與進(jìn)動
    6.1 引言
    6.2 具體實(shí)驗(yàn)布置
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
        6.3.2 徑向溫度變化特征
        6.3.3 進(jìn)口速度和外加環(huán)量
        6.3.4 火焰轉(zhuǎn)動和進(jìn)動特征
        6.3.5 旋轉(zhuǎn)火焰半徑和進(jìn)動半徑
        6.3.6 其他火焰不穩(wěn)定現(xiàn)象機(jī)理
        6.3.7 火旋風(fēng)火焰進(jìn)動機(jī)理
    6.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 本文總結(jié)與結(jié)論
    7.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 研究工作展望
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]小尺寸方形豎槽道火旋風(fēng)的實(shí)驗(yàn)研究及火焰特征[J]. 楊春英,武紅梅,霍巖.  燃燒科學(xué)與技術(shù). 2011(03)
[2]單側(cè)縫豎形槽道內(nèi)的火旋風(fēng)中心區(qū)域特性[J]. 武紅梅,周允基,郜冶.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(03)
[3]基于不同風(fēng)速下火旋風(fēng)的數(shù)值計(jì)算及特性分析[J]. 蘇石川,王亮,聶宇宏,顧祥.  中國安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2009(09)
[4]建筑物內(nèi)火旋風(fēng)中心飄移的探討與研究[J]. 陳長坤,姚斌,范維澄.  中國工程科學(xué). 2003(10)
[5]細(xì)水霧抑制火旋風(fēng)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 秦俊,廖光煊,王喜世,范志航.  自然災(zāi)害學(xué)報(bào). 2002(04)
[6]三維LDV測量火旋風(fēng)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 秦俊,廖光煊,王喜世,范志航.  量子電子學(xué)報(bào). 2002(05)
[7]火旋風(fēng)的模擬實(shí)驗(yàn)研究[J]. 秦俊,廖光煊,萬玉田,范志航.  火災(zāi)科學(xué). 2002(02)
[8]紅外熱成像方法測量火旋風(fēng)溫度的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 秦俊,廖光煊,王喜世,范志航.  激光與紅外. 2002(01)
[9]小型靜態(tài)火旋渦的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 周建軍,姜馮輝,禹頌耕,鐘占榮.  實(shí)驗(yàn)力學(xué). 1997(03)
[10]大興安嶺特大森林火災(zāi)的特征與今后的火管理對策[J]. 王正非.  森林防火. 1987(04)

碩士論文
[1]火旋風(fēng)的火焰與燃燒特性實(shí)驗(yàn)研究[D]. 陳璞.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
[2]豎形槽道內(nèi)火旋風(fēng)的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D]. 楊玲.哈爾濱工程大學(xué) 2008



本文編號：3696209