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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
胡洁 张清元 王晓天 赵金龙 黄弘
液体燃料火灾是高原地区常见的事故类型之一,对高原地区的液体燃料储运安全造成了严重威胁。该文通过开展低气压条件下不同油池直径(燃烧尺度)的航空煤油池火实验,探究了全过程的燃烧行为,分析了燃烧速率、火焰高度、火焰辐射占比随燃烧尺度的变化规律。研究表明:相同直径的油池中,处于低气压条件下的航空煤油在稳定燃烧阶段的燃烧速率低于常压条件下的(前者约为后者的0.58),且火焰与油品表面之间的辐射和对流反馈低于常压下的值,并由此推导出了燃烧速率计算模型。由于空气密度的降低,低气压条件下的火焰高度高于常压下的,基于火焰卷吸理论建立了低气压条件下航空煤油无量纲火焰高度预测模型。火焰辐射占比随油池直径的增加缓慢降低,且相同直径的油池中低气压条件下的辐射占比低于常压条件下的,这主要是因为燃烧时碳烟颗粒的减少。研究结果丰富了低气压条件下大尺度航空煤油油池火实验数据,对于保障高原地区航空用油安全具有实际意义。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
朱培 罗圣峰 刘全义 邵荃 杨锐
民机飞行过程存在的低压环境对货舱火灾防控与安全带来一定挑战.该文基于全尺寸低压模拟舱初步开展了货舱低压环境下细水雾抑灭大尺度航空煤油表面池火的有效性研究.结果表明:无细水雾时,随着环境压强降低,池火质量损失速率、火焰温度和辐射热通量均降低,而火焰高度增加;初始环境压强为76kPa时,点火之后舱内压强快速增加,过压值达到16.7kPa,这增加了舱体结构和通风系统失效的风险.而有细水雾作用时,随着环境压强降低,雾滴粒径减小,燃烧速率降低,火焰熄灭时间明显缩短,但有限喷雾通量难以快速熄灭大尺度火灾;此外,舱内空间温度和辐射热通量均有所降低,如初始环境压强76kPa时火焰上方顶棚附近最大温降达到150℃.
关键词：
货舱火灾 低环境压强 细水雾 灭火
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
裴鑫岩 侯凌云
该文旨在建立航空煤油RP-3的热物性替代模型,为换热计算与实验奠定基础。首先,通过对比已有研究中的8种航空煤油替代模型,分析各模型对比热的计算结果的影响,选择了具有代表性的直链烷烃、环烷烃和苯类物质3类组分进行分析。其次,研究各类组分对热物性参数的影响,结果表明组分的影响主要表现在拟临界点温度处对应物性值的预测上。最后,基于理论分析比较提出了4组分物性替代模型,经实验验证,在不同压力下的比热容、密度、黏度3个物性计算结果与实验值符合良好。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
朱华诚 胡振启 赵至善 陈诚 赵金龙 杨锐
近年来中国兴建了很多浮顶油品储罐。当浮顶储罐内部液位较低时,罐体内部易积聚蒸汽,火灾风险增大。一旦发生火灾易形成侧壁约束下的油池火,给油品储运安全造成严重威胁。该文采用石英玻璃材质的油盘,开展了不同侧壁高度(油盘侧壁上边缘到油品表面的垂直距离, h=3～50 cm)的正庚烷油池火实验,研究了侧壁高度对灾变过程和关键火灾参数(燃烧速率、火焰高度)的影响。实验结果表明:侧壁高度对整个燃烧过程影响明显,尤其是对初始阶段和稳定阶段。对于初始阶段,低侧壁油池火燃烧速率快速增加,但高侧壁油池火燃烧速率呈现先快速增加随后逐渐减小的趋势,这主要是由于火焰根部不断抬升进而远离油品表面造成的。对于稳定阶段,随侧壁高度的增加,燃烧速率呈现先减小后增大随后再减小的趋势。其中的先减小后增大趋势是由于火焰根部逐渐从油盘外进入油盘内造成的,而随后的再减小趋势主要是由于火焰根部不断抬升造成的。基于高侧壁稳定阶段的火焰形态,可将火焰划分为外部火焰和内部火焰。随侧壁高度的增加,外部火焰高度逐渐降低,内部火焰高度逐渐增加。基于量纲归一化分析,考虑侧壁高度和空气卷吸因素,引入油盘特征直径,建立了不同侧壁高度下的无量纲内部火焰高度模型。该研究结果可增强对不同侧壁高度油池火火焰行为的理解,为储罐区浮顶储罐火灾的定量风险评估提供参考。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
贾旭宏 汤婧 马俊豪 田威 张晓宇 代尚沛 丁思婕
室内富氧可满足人们在高高原地区的补氧需求,同时也会带来额外的火灾隐患。该文模拟高高原低压富氧环境,研究低气压下(60.5 kPa)不同氧浓度(21.0%、 27.0%、 33.0%和39.0%)对室内典型织物——纯棉和涤纶燃烧过程的影响,分析了织物火焰形态、点燃时间、质量损失速率、热释放速率和总热释放量等燃烧核心参数的变化。实验结果表明:在低压常氧环境下,纯棉和涤纶的点燃时间分别缩短了3.6%和7.8%,有焰燃烧时间分别增加了46.8%和197.0%,涤纶熔滴燃烧时间增加了3.0倍。随着氧浓度增大, 2种材料的点燃时间、质量损失速率的达峰时间和热释放速率达峰时间均缩短,火焰高度有所增加,质量损失速率峰值和热释放速率峰值均大幅增加。涤纶燃烧效率提高了68.1%,总热释放量增加了1.2倍,且熔滴燃烧时间增加了3.1倍,纯棉燃烧变化则不明显。若以热释放速率峰值作为火灾危险性的判断依据,则织物在气压为60.5 kPa、氧浓度约为30.0%的条件下燃烧与在常压常氧下燃烧发生火灾的危险性相当。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
杨慎林 普方 李满厚 王昌建
使用乳化柴油是实现发动机节油减排的重要方式,而含水率是影响乳化柴油燃烧效率的关键因素。为了预防乳化柴油泄漏火灾并减少人员伤亡和财产损失,该文采用直径为150 mm的不锈钢油盘,实验研究了含水率分为0%、5%、10%、15%和20%的油包水(W/O)型乳化柴油池火的燃烧和沸腾特性。根据燃烧速率和火焰高度的变化情况,将乳化柴油燃烧过程划分为初始增长阶段、沸腾燃烧阶段、脉动阶段、稳定燃烧阶段和熄灭阶段,其中前3个阶段的燃烧有水参与,而后2个阶段的燃烧特性与0#柴油池火的稳定燃烧阶段和熄灭阶段基本一致。随着含水率的增加,沸腾燃烧阶段和脉动阶段的时间呈“增加—稳定—增加”的趋势,而稳定燃烧阶段的时间呈“减少—稳定—减少”的趋势。乳化柴油池火燃烧过程出现了沸腾燃烧并导致火焰高度下降现象。该研究有助于乳化柴油泄漏火灾的风险评估。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
冯瑞 田润和 陈科位 叶君健 张辉
飞机货舱火灾已成为巡航飞机的主要安全威胁之一,它的发生会造成巨大的财产和人员伤亡。该文以航空货运中常见的瓦楞纸箱为对象,在低压舱中开展了不同数量纸箱火(纸箱火可代表A类固体火)实验,测量了燃烧过程中的质量燃烧速率、火焰轴向辐射热通量和火焰温度等特征参量。首先,采用修正的B-number理论,从传热传质角度推导低气压对固体燃烧速率行为的影响规律;其次,分析了不同纸箱放置情况下,火焰辐射热通量和中心线温度分布的变化规律。结果表明:湍流固体火灾燃烧速率的压力表达式为m″∝C_hP~(2/3)+C_rP~(3/2),进而通过实验验证了该表达式,同时给出经验关系式m∝P~(1.3);发现辐射热通量整体上呈先升高后下降趋势,R2的辐射热通量相比其他位置更大;火焰温度最大值为800℃,位于火焰的连续区。该文从理论和实验两方面揭示了不同低压环境下固体燃料的火灾行为特征,为航空火险救援提供依据。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
贾旭宏 张晓宇 代尚沛 田威 丁思婕 汤婧 朱新华
在低气压环境下进行的航空运输可能发生难以预测的火灾事故。该文在中国四川省广汉市(大气压为96 k Pa)和康定市(大气压为61 k Pa)分别开展了飞机内饰壁板材料低气压火灾行为研究。针对2种飞机内饰壁板材料(玻璃纤维/酚醛树脂夹层板、玻璃纤维/酚醛树脂层压板),修正其受压力影响的燃烧速率模型并研究气压对其产热特性、火焰形状和耐烧穿性能的影响。得出了2种材料的燃烧速率与气压的相关关系式以及基于火灾基底尺寸的燃烧速率压力模型。发现了低气压环境比常压环境下,玻璃纤维/酚醛树脂夹芯板、玻璃纤维/酚醛树脂层压板的热释放速率峰值分别降低了40.97%和43.85%,热释放总量分别降低了14.20%和24.71%,火焰高度分别降低了10.9%和11.6%。此外,对2种材料的耐烧穿性能研究发现,低气压下夹芯板材料更加耐烧,而层压板材料的耐烧穿性能几乎不受气压影响。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
莫毅 陈璠 许笑颜 焦哲 卫刚 林宏军 肖为 王方 任祝寅
航空发动机燃烧室具有内部结构复杂、燃烧组织多样、物理化学过程多变的特点。数值仿真技术的工程应用可有效缩短燃烧室的研制周期,减少试验数量和设计风险,备受研究人员重视。该文依据航空发动机燃烧室工程应用仿真需求,通过分析燃烧室典型仿真的特点和难点设计了一套数据结构合理、流程架构可拓展性高的软件框架,针对性开发集成了10类具备高精度优势的雾化、蒸发和湍流燃烧模型,研制出一套具有完全自主知识产权、可高效运行于现代主流高性能计算机之上的并行自适应非结构网格的燃烧室两相湍流燃烧数值仿真软件。典型工程全环主燃烧室和加力燃烧室上亿网格规模算例和工况的测试结果表明:燃烧数值仿真软件的两相湍流燃烧耦合仿真功能、精度和并行效率基本满足航空发动机燃烧室工程实用要求。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王方 韩琪炜 李典望 金捷
燃烧室中燃料经喷油嘴或甩油盘等装置破碎、雾化成含有密集微小液滴的液滴群，液滴群在燃烧室的高温对流环境中先蒸发，而后与高压空气混合燃烧。该文开展了多液滴蒸发实验，旨在解决以往研究中以单液滴蒸发代替实际工况中液滴群蒸发产生的忽略液滴间相互作用的问题，为多液滴蒸发数值模拟理论提供实验数据支撑。该研究使用高速摄影机拍摄石英纤维悬挂的航空煤油液滴在高温400、 500和600℃静止工况下蒸发的过程，并处理特定帧数的图片得到液滴蒸发特性曲线；多液滴蒸发实验中选择的液滴间距范围为1～4倍液滴直径。结果表明：多液滴的平均蒸发速率随着液滴间距的增大而增大，最终趋近于单液滴的平均蒸发速率，且近似成指数规律；液滴间距超过临界间距时，双液滴可看作2个独立的单液滴，此时的平均蒸发速率与单液滴平均蒸发速率基本没有区别；当2个液滴足够接近时，双液滴的平均蒸发速率降到单液滴的80%～90%。随着温度升高，液滴之间的影响距离会增大。该文得到了双液滴和三液滴蒸发的实验数据，以及双液滴关于液滴间距和温度的经验公式，实验结果与理论分析结论相吻合，为多液滴蒸发模型提供了实验数据支撑和理论创新依据。
[期刊] 企业经济
[作者]
白杨 朱金福
航空物流系统是由相互作用、相互依赖的各要素构成的有机整体。本文结合航空物流的特点,给出了航空物流系统的三维概念模型。根据我国航空货运的基本格局和构建中枢辐射式航线网络的要求,提出建立基于枢纽机场的航空物流系统。论文在分析航空物流系统各要素和各环节的结合方式上,重点探讨了系统的质态结构、量态结构、空间结构和时间结构。并提出了航空物流系统应从时效性、可靠性、经济性和便利性四个方面进行优化。
关键词：
航空物流 物流系统 系统结构
[期刊] 中国科学技术大学学报
[作者]
周千军 胡勇 蒋勇
池火是火灾灾害中最常遇到的火焰类型之一，发展油池火的精细化建模有利于液体火灾事故危害性的精准分析及评估。众所周知，热辐射建模是准确模拟各种火灾场景的关键环节。因此，为建立合适的辐射模型，在这项工作中，通过将四个不同的辐射模型耦合到开源火灾模拟代码FDS中，并使用有限体积法求解辐射强度传输方程，对大尺度甲醇池火开展了LES仿真研究。结合NIST的实验数据，对不同辐射模型的影响特性及结果进行了对比分析。关于温度计算，基于WSGG的辐射模型和Cassol的模型表现更好。此外，所有模型都能很好地预测脉动频率。然而，关于辐射热通量的预测，Cassol的两个模型和FDS默认模型的表现优于其他模型，获得每个组分的准确光谱信息数据和确定混合气体的WSGG系数的方法是成功预测火焰辐射的重要因素。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
徐翔 陈龙 李松阳 万羽翼
为研究航空发动机燃烧室机匣发生烧穿时射流火焰的温度、热流密度分布,建立机匣烧穿试验系统,采用单一变量法,研究了喷嘴孔径、油气质量比、外侧空气流速、燃烧室内部压力对射流火焰在轴向上的温度、热流密度分布的影响。结果表明:射流火焰在轴向上的热流密度衰减迅速,在127～254 mm内,热流密度衰减最多,可达81%;喷嘴孔径对于火焰形态、温度、热流密度影响最大;燃烧室内部压力对火焰温度影响可达675℃/MPa;外侧空气流速主要影响火焰轴向254～508 mm区间温度分布;油气质量比对火焰轴向温度影响达18.6%。航空发动机设计时应当考虑在燃烧室机匣薄弱点法线方向外侧254 mm范围内设置挡火板,以防止可能出现的机匣烧穿带来的危害。
关键词：
机匣烧穿 射流火 温度 热流密度 火焰
[期刊] 物流技术
[作者]
殷继勇 杨洋
运用GM(1,1)模型对"十二五"规划期间广西航空市场货邮吞吐量进行了预测,得出"十二五"末广西航空货邮吞吐量将达到15.8万吨。通过预测数据与实际数据对比表明该方法的预测精度较高,有一定的应用价值。
[期刊] 工业技术经济
[作者]
朱星辉 朱金福 巩在武
航空公司机型指派问题(FAP)是根据飞机舱位能力、运营成本、潜在收益及飞机可用性,将具有不同舱位容量的飞机指派给各定期航班的问题。它是航空公司整个计划过程的核心部分。本文根据我国航线的线性网络以及以周为周期的航班计划建立了每周的机型指派问题0-1整数规划模型,并提出了一种特殊有序集分枝定界算法对该问题进行求解。最后,以国内某航空公司干线网络为例,证明该模型具有很大的实践意义。
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