学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

火旋风的火焰与燃烧特性实验研究

作　者: 陈璞
导　师: 刘乃安
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 火旋风 燃烧特性 失重速率 火焰温度 火焰高度
分类号: TK16
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 115次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


火旋风是森林与城市大火中浮力火羽流与周围环境耦合作用所诱发的一种高度组织化的剧烈燃烧现象。与常规火羽流相比,火旋风在运动学方面表现出很高的空气卷吸速率、切向速度(表现为高速旋转)和轴向速度(表现为强烈上升运动),在燃烧行为上则表现为显著升高的火焰温度、火焰高度和燃烧速率。火旋风的复杂性来源于其中包含的燃烧-流动复杂耦合作用机制与行为。目前对火旋风的研究主要集中在理论分析和计算机模拟,而实验研究尤为缺乏。本文依托基于四墙壁-狭缝-火焰物理模型研制的大型火旋风模拟实验台开展了多个直径油盘的火旋风实验,实验测量了燃烧的主要特征参量,包括失重速率、火焰高度、火焰温度分布、进风速度和对外辐射热流,获得了丰富的火旋风实验数据。通过数据分析,本文发展基于辐射误差修正的火旋风稳态火焰温度测量方法,系统研究了在不同燃料尺度和环境流场等参数条件下火旋风的温度分布、环境流场、火焰高度、火焰结构、燃烧速率和热释放速率等动力学特性的一些变化规律。本文的具体结果和结论为:通过分析发现火旋风与常规火羽流存在着较大差异,不仅表现在火旋风特别的近似圆柱体外形,还有其特有的火焰漂移,更大的火焰高度直径比,以及较大较强的空气卷吸和更高的火焰温度,这些有趣的现象揭示了火旋风独特的燃烧机理。文中比较了油盘直径对火旋风的影响,随着油盘直径增大,单位面积失重速率急剧增大后趋于稳定,燃烧的加剧使得火焰的Zukoski高度和最大高度随之增大,通过研究火焰高度和热释放速率之间的关系发现两者存在较强的规律。火焰的平均温度随高度先增大后减小,温度分布不仅反映了火焰各处的燃烧剧烈程度,还揭示了火焰高度特征,对大量实验数据的分析得到了火焰连续区、间歇区、羽流区的温度表达式。火旋风连续区占总火焰高度的比例比常规火羽流大,揭示出火旋风火焰形状更稳定。对比不同直径的火旋风实验发现,火旋风的燃烧特性参数随油盘直径有较强的相似性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 火旋风研究现状  9-12
    1.1.1 实验研究  10-11
    1.1.2 数值模拟  11
    1.1.3 理论分析  11-12
  1.2 研究目标和内容  12-13
  1.3 本文的章节安排  13-14
第二章 火旋风实验的基本燃烧现象和特征  14-21
  2.1 火旋风模拟实验台  14-17
    2.1.1 火旋风模拟实验台的基本结构  14
    2.1.2 火旋风测量装置布设方法  14-15
    2.1.3 实验工况  15-17
  2.2 火旋风基本燃烧现象  17-19
  2.3 火旋风实验的重复性检验和基本燃烧特征  19-21
第三章 火旋风实验中热电偶测温辐射误差修正方法研究  21-32
  3.1 热电偶测温误差分析  21-23
  3.2 温度修正理论分析  23-25
  3.3 修正结果与讨论  25-30
  3.4 小结  30-32
第四章 火旋风的火焰和燃烧特性研究  32-64
  4.1 热释放速率  32-40
    4.1.1 不同工况下的失重速率  33-35
    4.1.2 燃烧稳定段  35-37
    4.1.3 不同直径油盘的失重速率  37-38
    4.1.4 无量纲热释放速率  38-40
  4.2 火焰高度  40-49
    4.2.1 火焰结构  40-42
    4.2.2 火旋风与油池火的高度比较  42
    4.2.3 不同直径油盘的火焰高度  42-44
    4.2.4 火焰高度与热释放速率的关系  44-49
  4.3 火焰温度  49-60
    4.3.1 火焰温度测量与修正  49-50
    4.3.2 不同高度的平均火焰温度变化特征  50-52
    4.3.3 不同高度的最高火焰温度特征  52-55
    4.3.4 火焰径向温度分布  55-58
    4.3.5 火焰漂移特性  58-60
  4.4 进风口速度  60-61
  4.5 火焰辐射特性  61-64
第五章 总结与展望  64-66
  5.1 总结  64-65
  5.2 主要创新点  65
  5.3 展望  65-66
参考文献  66-69
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  69
在读期间参与的科研项目  69-70
致谢  70

相似论文

  1. 玉米秸秆层燃特性的试验研究,TK16
  2. 二甲醚主机掺烧LPG喷雾及燃烧特性的仿真研究,TK437
  3. 二次风配风对W火焰锅炉燃烧特性影响数值模拟,TK224.11
  4. 基于近红外光谱分析的轴对称乙烯扩散火焰温度及碳黑浓度检测,TK16
  5. 二甲醚/甲醇混合燃料发动机燃烧及排放性能试验研究,TK421
  6. 醇、醚类燃料对生物柴油—柴油混合燃料发动机燃烧和排放特性的影响研究,U464
  7. 循环流化床半焦燃烧特性研究,TK16
  8. 循环流化床锅炉燃烧特性与煤种关系的研究,TK224.1
  9. 柴油乙醇组合燃烧对共轨发动机性能影响的研究,TK401
  10. 混煤燃烧过程中孔隙结构和官能团变化研究,TK16
  11. 基于RAW格式数据的乙烯扩散火焰检测研究,TK16
  12. 1025t/h锅炉混煤燃烧优化研究,TK227.1
  13. 床压降对循环床锅炉燃烧特性影响的建模研究,TK229.6
  14. 三元乙丙橡胶防水卷材火灾特性实验研究,X932
  15. 细水雾与油池火相互作用过程中火焰强化现象的实验研究,X932
  16. 稻壳直接燃烧特性分析及试验研究,S216.2
  17. 船舶机舱火灾中特殊火行为的数值计算与分析,U698.4
  18. 煤基混合燃料的燃烧特性及优化配比研究,TK227.1
  19. 不同低气压环境下甲醇和乙醇池火燃烧特性的实验研究,X932
  20. 层燃炉中生物质燃烧性能的研究,TK16
  21. 混煤燃烧特性及优化配比研究,TK227.1

中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 燃料与燃烧
© 2012 www.xueweilunwen.com