環(huán)境壓強(qiáng)對固體可燃物火蔓延的影響研究.pdf

1、固體可燃物火蔓延作為火災(zāi)科學(xué)領(lǐng)域的重要研究對象之一，受到了火災(zāi)科學(xué)研究者的廣泛關(guān)注。通過開展實驗，進(jìn)行理論分析和數(shù)值模擬，人們加深了對不同可燃物性質(zhì)和蔓延條件情況下火蔓延過程的控制機(jī)制和影響因素的認(rèn)識。固體可燃物火蔓延的影響因素包括可燃物性質(zhì)和環(huán)境特征等多個方面，其中一個重要的影響因素是環(huán)境壓強(qiáng)。
　　從文獻(xiàn)回顧情況來看，當(dāng)前關(guān)于環(huán)境壓強(qiáng)對固體可燃物火蔓延行為的影響的研究尚存在幾個方面的不足:1）針對順流火蔓延的研究非常少;2）由

2、于實驗條件等的限制，絕大部分研究者采用的可燃物尺寸均非常小，這些研究結(jié)果是否適用于較大尺寸的火蔓延仍然值得探討;3）不同研究者給出的結(jié)論有所不同，而對導(dǎo)致這些差異的原因尚沒有給出系統(tǒng)性的解釋。
　　基于以上考慮，本文通過在合肥（海拔高度29.8m，環(huán)境壓強(qiáng)約100.1kPa）和拉薩地區(qū)(海拔高度3658.0m，環(huán)境壓強(qiáng)約65.2kPa)開展對比實驗，研究了環(huán)境壓強(qiáng)對沿PMMA平板和墻角火蔓延的影響。實驗測量結(jié)果表明，拉薩地區(qū)火蔓延

3、速率遠(yuǎn)小于合肥地區(qū);在沿豎直平板向上和沿墻角向上火蔓延情況下，拉薩地區(qū)火蔓延速率接近為合肥地區(qū)的1/2。通過兩地火蔓延過程中預(yù)熱區(qū)大小和火焰向固體壁面的熱流強(qiáng)度的對比發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致拉薩地區(qū)火蔓延速率較小的原因是由于低壓條件下，固體表面接受的對流熱流減小，并且火焰區(qū)內(nèi)的碳煙顆粒濃度降低，從而火焰發(fā)射率減小，向固體壁面的輻射熱流減小。本文另外研究了墻角火蔓延的特殊行為，通過對比不同環(huán)境壓強(qiáng)和壁面夾角條件下熱解前鋒形狀的差異，并結(jié)合墻角火燃燒模擬

4、結(jié)果，指出墻角火蔓延過程中“M”型熱解前鋒的形成是由于在靠近墻角中心線位置，氧氣供應(yīng)不充分，燃燒不能維持。其次，本文利用FDS（直接數(shù)值模擬方式）模擬了自然對流條件下沿不同厚度PMMA材料的豎直向上火蔓延，研究了蔓延速率隨環(huán)境壓強(qiáng)的變化特點。結(jié)果表明，當(dāng)壓強(qiáng)P≥55kPa時，對于熱薄型材料，豎直向上火蔓延速率與環(huán)境壓強(qiáng)的1/2次方成正比;而對于熱厚型材料，豎直向上火蔓延速率則近似隨壓強(qiáng)呈線性變化。最后，在前人理論模型的基礎(chǔ)上，本文通過進(jìn)