狭长空间内航空煤油池火燃烧特性及细水雾抑制效果研究

论文摘要

隧道等狭长空间的日益发展,在给人们带来方便的同时,也存在巨大的火灾隐患。航空煤油作为军事、交通等领域广泛应用的高热值燃料,是燃油泄漏火灾事故中的重大危险源。前人已开展了一些有关航空煤油的研究,但对于狭长空间内通风环境下航空煤油池火的燃烧特性研究甚少;此外,由于隧道火灾事故频发,人们对狭长空间提出更高的火灾防治要求。细水雾以其清洁、高效等优点而备受欢迎,但关于狭长空间内通风环境下细水雾的研究相对较少。基于前人研究工作的不足,本文自行设计、搭建了小尺度狭长空间实验台,选择纵向通风这一狭长空间内的典型通风形式,以小尺度航空煤油池火为研究对象,采用实验模拟并辅以FDS数值模拟的方法,分别研究了狭长空间内纵向通风条件下正方形航空煤油池火的燃烧特性及细水雾对其抑制效果。在小尺度狭长空间模拟实验台上,利用电子天平、烟气分析仪等实验仪器及数据采集系统,开展了纵向通风条件下正方形航空煤油池火的模拟实验。通过改变纵向风速、油池面积和油池深度,深入研究了纵向风速、油池面积及油池深度对正方形航空煤油池火燃烧特性的影响,通过对比各种工况的实验结果,得到一定的变化规律,结合温度等参数,从机理方面进行了探讨。同时,利用FDS进行了辅助计算,计算模拟结果与实验模拟结果比较吻合。基于上述关于航空煤油燃烧特性的研究,结合细水雾发生系统,较为细致地开展了狭长空间内纵向通风条件下细水雾抑制正方形航空煤油池火的模拟实验。通过改变纵向风速、油池面积、细水雾工作压力等参数,研究了细水雾抑制航空煤油池火的有效性,分析了纵向风速、油池面积和细水雾工作压力对细水雾抑制航空煤油池火性能的影响,探讨了细水雾抑制航空煤油池火的主导机理。本文的研究为通风条件下航空煤油池火的燃烧特性及细水雾抑制增添了实验数据,有利于更全面地掌握航空煤油池火的特性,并为此类火灾的防治与扑救奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 航空煤油研究现状
• 1.2.2 通风条件下池火燃烧速率研究现状
• 1.2.3 通风条件下细水雾抑制油池火研究现状
• 1.3 研究目标与研究内容
• 1.4 本文章节安排
• 第二章 狭长空间实验台的设计及实验测试系统
• 2.1 引言
• 2.2 狭长空间实验台的设计
• 2.2.1 狭长空间
• 2.2.2 集烟装置
• 2.2.3 细水雾发生系统
• 2.3 实验测试系统
• 2.3.1 数据采集系统
• 2.3.2 航空煤油质量损失速率测量
• 2.3.3 温度测量
• 2.3.4 热辐射测量
• 2.3.5 风速测量
• 2.3.6 烟气成分测量
• 2.3.7 摄像仪
• 2.4 本章小结
• 第三章 狭长空间内通风对航空煤油池火燃烧特性的影响
• 3.1 引言
• 3.2 航空煤油池火能量平衡分析
• 3.3 航空煤油池火燃烧效率分析
• 3.3.1 航空煤油池火热释放速率
• 3.3.2 航空煤油池火燃烧效率
• 3.4 实验与数值模拟
• 3.4.1 实验设计
• 3.4.2 实验方法
• 3.4.3 数值模拟
• 3.5 实验与模拟结果及讨论
• 3.5.1 航空煤油质量燃烧速率的计算方法
• 3.5.2 航空煤油燃烧阶段的划分
• 3.5.3 通风对正方形航空煤油池火燃烧速率的影响
• 3.5.4 油盘面积对正方形航空煤油池火燃烧速率的影响
• 3.5.5 航空煤油池火燃烧效率的计算
• 3.6 本章小结
• 第四章 狭长空间内油池深度对航空煤油燃烧特性的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 实验设计
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 油盘深度对航空煤油燃烧速率的影响
• 4.3.2 风速对航空煤油燃烧速率的影响
• 4.3.3 航空煤油池火的燃烧效率
• 4.4 本章小结
• 第五章 狭长空间内细水雾对航空煤油池火抑制效果研究
• 5.1 引言
• 5.2 细水雾喷头雾特性测试
• 5.2.1 细水雾特性参数表征
• 5.2.2 细水雾雾场特性测量
• 5.3 实验方法
• 5.4 细水雾工作压力对细水雾抑制航空煤油池火效果的影响
• 5.4.1 细水雾抑制熄灭火焰效果分析
• 5.4.2 细水雾工作压力对细水雾灭火的影响
• 5.5 油盘面积对细水雾抑制航空煤油池火效果的影响
• 5.6 纵向风速对细水雾抑制航空煤油池火效果的影响
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论及下一步工作展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 本文主要成果和创新点
• 6.3 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果