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

论文摘要

细水雾在与某些油池火相互作用过程中会出现火焰强化现象,使得火焰尺度突然变大,燃烧加剧。这种火焰强化现象的出现比较复杂,包括细水雾与火焰以及细水雾与燃料之间的耦合作用机制与行为。目前国内外对细水雾与油池火相互作用过程中的火焰强化现象的研究只限于提出可能原因的猜测,对具体产生火焰强化现象的原因以及强化尺度的研究有所欠缺。本文在细水雾与油池火相互作用的实验平台上进行火焰强化的实验研究。根据油池火的结构特点,以不同的细水雾喷头位置设计了两大部分实验。第一部分实验将细水雾喷头置于间歇火焰区,此时不用考虑细水雾与浮力羽流之间的相互作用,细水雾能够直接进入火焰区;第二部分实验则将细水雾喷头置浮力羽流区,此时细水雾与浮力羽流的相互作用则非常重要。实验过程中分别考察这两类实验条件下细水雾与油池火焰相互作用过程中的火焰强化现象。实验测量了燃烧的主要特征参量,包括火焰形态、火焰区温度、燃料温度以及辐射热通量,通过实验数据分析,系统地研究了不同燃料和不同细水雾系统工作压力等参数条件下油池火焰强化时的火焰形态,温度分布以及火焰辐射等燃烧特性的变化规律。本文通过实验研究发现,细水雾与油池火焰相互作用过程中出现的火焰强化现象与燃料本身的物理化学特性关系密切,酒精等与水互溶的燃料在细水雾施加后不会发生火焰强化现象,而汽油和柴油等与水不相溶的燃料则在细水雾施加后有可能发生火焰强化现象。细水雾喷头置于间歇火焰区时,在实验条件下,汽油火焰与柴油火焰均发生了明显的火焰强化现象,同时随着细水雾系统工作压力的升高,火焰最大辐射热通量数值降低,辐射强化率降低,同时辐射强化时间变短。细水雾喷头置于浮力羽流区时,能否产生火焰强化现象的关键在于细水雾能否穿过浮力羽流区,实验条件下,细水雾不能穿过浮力羽流区时,强化现象不明显,而细水雾能穿过浮力羽流区时,发生了明显的火焰强化现象。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 细水雾与火焰相互作用的研究
• 1.2.2 细水雾强化火焰现象的研究
• 1.3 研究目标和内容
• 1.4 本文章节安排
• 参考文献
• 第2章 实验设计与数据采集
• 2.1 引言
• 2.2 实验系统
• 2.3 实验火源选择
• 2.3.1 池火结构
• 2.3.2 实验火源设计
• 2.4 细水雾发生装置介绍
• 2.4.1 细水雾发生装置简介
• 2.4.2 细水雾的雾场特性表征
• 2.4.3 细水雾特性实验测量
• 2.4.4 测量结果
• 2.5 实验测量和采集系统介绍
• 2.5.1 温度测量
• 2.5.2 烟气测量
• 2.5.3 辐射测量
• 2.5.4 图像采集
• 2.5.5 数据采集系统
• 参考文献
• 第3章 细水雾喷头置于间歇火焰区的油池火焰强化现象的实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 细水雾与油池火相互作用的相关理论
• 3.2.1 火焰高度
• 3.2.2 液滴蒸发
• 3.2.3 液滴与燃料表面相互作用
• 3.2.4 共沸作用
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 实验中间歇火焰区喷头高度的确定
• 3.3.2 实验设计
• 3.4 细水雾与酒精火相互作用实验
• 3.4.1 火焰形态
• 3.4.2 火焰温度
• 3.4.3 火焰辐射
• 3.4.4 实验结果
• 3.5 细水雾与汽油火相互作用时火焰强化实验
• 3.5.1 火焰形态
• 3.5.2 火焰温度
• 3.5.3 火焰辐射
• 3.5.4 实验结果
• 3.6 细水雾与柴油火相互作用时火焰强化实验
• 3.6.1 火焰形态
• 3.6.2 火焰温度
• 3.6.3 火焰辐射
• 3.6.4 实验结果
• 3.7 本章小结
• 参考文献
• 第4章 细水雾喷头置于浮力羽流区的油池火焰强化现象的实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 细水雾与浮力羽流相互作用的相关理论
• 4.3 实验方法
• 4.4 细水雾与汽油火相互作用时火焰强化实验
• 4.4.1 火焰形态
• 4.4.2 火焰面积与火焰高度
• 4.4.3 火焰辐射
• 4.5 细水雾与柴油火相互作用时火焰强化实验
• 4.5.1 火焰形态
• 4.5.2 火焰面积与火焰高度
• 4.5.3 火焰辐射
• 4.6 本章小结
• 参考文献
• 第5章 结论及下一步工作展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 本文创新点
• 5.3 进一步工作展望
• 致谢
• 硕士期间发表的论文及其他研究成果