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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
焦伟冰 陈长坤 杜武豪 石朗
为探究受限空间流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布特征，搭建1∶10缩尺寸受限空间模型，开展7种不同泄漏速率的流淌火火灾试验以及12种不同尺寸的油池火火灾试验，重点分析火源直径、质量燃烧速率和受限空间内的温度场分布特征。研究结果表明：受限空间流淌火根据火源直径随时间的变化可以将燃烧分为3个阶段：燃烧扩散阶段、燃烧稳定阶段以及燃烧熄灭阶段。燃烧阶段的转变主要由燃料质量泄漏速率与质量燃烧速率的相对大小决定。当质量燃烧速率与质量泄漏速率达到平衡时，燃料在达到火焰前沿前已完全燃烧，火源直径停止增大，燃烧进入稳定阶段。燃烧稳定阶段时，流淌火和油池火的温度场分布特征相似，随着火源功率的增大，火源根部的温度逐渐降低，而顶棚的温度不断上升。该研究可为受限空间流淌火火灾的探测设计提供理论基础。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
陈长坤 杜武豪 徐童 石朗
电力电缆在长距离输电过程中常出现高差变化的情况,导致电缆出现折弯。为探究多根紧密并排敷设电缆中部(折弯段)被引燃条件下,电缆折弯角度及其数量对下折弯电缆火蔓延行为的影响,该文以三铝芯交联聚乙烯绝缘电缆为试验对象,开展电缆燃烧试验,测量并分析火焰温度、电缆火蔓延时间、平均火蔓延速率等关键燃烧特征参数。结果表明:电缆根数越多,火焰峰值温度与平均火蔓延速率越大;电缆平均火蔓延速率随折弯角度增加而增大, 5根90°下折弯电缆平均火蔓延速率约为5.4 cm/min,约为水平电缆火蔓延速率的1.9倍。这主要是由于电缆折弯角度越大,电缆“火焰附壁”效应与高温熔滴的流淌作用更加显著,增强了电缆未燃区域所受的热对流和热辐射作用,进而导致电缆平均火蔓延速率增加。
关键词：
电缆火灾 下折弯电缆 折弯角度 火蔓延
[期刊] 林业科学
[作者]
王金鸣 袁湘月 陈忠加 张宇崴 王艳明
【目的】探讨单柱塞式生物质成型机生物质热压成型时成型块截面温度场分布情况,为生物质热压成型工艺研究提供参考。【方法】以废弃松木锯屑为试验原料,利用自主研制的单柱塞式生物质成型机,采用成型套筒加热方式,以成型套筒加热温度、原料含水率、单柱塞式生物质成型机电机频率为试验因素设计三因素五水平正交试验,成型套筒加热温度分别设定为155、170、185、200和215℃,原料含水率分别调至10%、12%、14%、16%和18%,单柱塞式生物质成型机电机频率分别设定为14、16、18、20和22 Hz。运用方差分析法分析各成型块整体密度以及成型块截面平均温度、最高温度、中心点温度受不同成型套筒加热温度、原料含水率、单柱塞式生物质成型机电机频率的影响程度;建立多元回归模型,得出成型块整体密度以及成型块截面平均温度、最高温度、中心点温度分别与成型套筒加热温度、原料含水率、单柱塞式生物质成型机电机频率的多元回归模型,并得到经过有效简化的各多元回归模型;分别建立一次、二次、三次多元回归模型,通过对比不同模型的拟合效果,得到成型块整体密度与截面温度场分布的最佳数学模型。【结果】对于成型块整体密度和中心点温度,其主次影响因素依次为原料含水率、单柱塞式生物质成型机电机频率和成型套筒加热温度;对于平均温度,其主要影响因素为成型套筒加热温度和原料含水率,次要影响因素为单柱塞式生物质成型机电机频率;对于最高温度,其主次影响因素依次为成型套筒加热温度、单柱塞式生物质成型机电机频率和原料含水率。各简化多元回归模型与原多元回归模型误差均小于1. 5%。得到以生物质成型块整体密度为因变量,以成型块截面平均温度、最高温度、中心点温度为自变量的最佳多元回归模型。【结论】在生物质热压成型实际应用中,成型块截面温度场分布对生物质成型质量影响颇深,本研究探究实际试验中生物质热压成型温度场分布规律,通过分析建模发现成型块整体密度与截面温度场分布存在数学关系,可为后续生物质研究拓宽思路。
关键词：
生物质固体燃料 热压成型 温度场分布规律
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
杜伟 程海涛 邹彪 任伟达 朱晓康 李聪
该文开展了圆柱形堆积秸秆的燃烧实验,测量并研究了不同堆积直径和堆积厚度条件下秸秆火焰发展蔓延过程、火焰结构、秸秆质量损失以及火焰温度等,推导并建立了关于质量损失速率(■)、无量纲火焰温度的定量模型。结果表明:秸秆燃烧过程中随着燃烧区域的扩大,火焰结构会依次出现中空的锥形火焰、分离的环形火焰以及断裂的环形火焰形态;秸秆质量损失速率呈现先增加后减少的趋势,其峰值与秸秆初始质量具有良好的线性关系,表明秸秆的初始质量越大越有助于燃烧过程的热量积累;火焰轴心温度也呈现先增大后减小的趋势,无量纲火焰温度与(z-z_0)·■~(-2/5)具有幂函数关系,随(z-z_0)■~(-2/5)增加呈现不同斜率的线性下降趋势,其中z-z_0为火焰相对高度。该研究结论有助于加深对秸秆火灾发展蔓延过程的认识。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王喆 安伟光 唐艳华 徐剑坤
狭长受限空间的火羽流及烟气层行为与常规建筑存在显著差异，其火源燃烧行为和烟气蔓延特性在热安全工程领域具有重要科学意义。开展研究性实验教学是实现消防工程专业培养目标的重要手段，为了提升实际教学效果，建立了融合“虚拟-实体、科研-教学、理论-实验”三位一体的实验教学方案。采用中尺寸实验平台进行火灾实验，按照实验设计、系统搭建、实验操作、教学结果来整体安排实体实验；通过Pyro Sim建立虚拟仿真场景、采用FDS进行模拟计算、通过场模拟图记录实验教学结果，使学生感知火灾发生发展的动态过程。通过实验展现了抽象理论知识的立体形态，有效地培养了学生的创新实践能力。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
初冬 刘篆芳 张庆贺
1987年大兴安岭发生特大森林火灾,为落叶松八齿小蠹猖獗发生提供了优良的环境条件.经过1988、1989两年的研究,发现落叶松八齿小蠹种群扩散已从重度火烧林转向中、轻度火烧林,每年扩散危害的距离在10m左右;提出扩散蔓延的数学模型为Y=0.67+1.66X,落叶松八齿小蠹扩散蔓延程度与虫源基地中其种群密度和被扩散林分的生理状况有关.其相关数学模型为Y=2.70X+0.25X_2-1.76,落叶松八齿小蠹种群在火烧迹地上扩散属于聚集型扩散.
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
崔文彬 乔启宇 李慧清 林其钊 周建军 张昱春
该文介绍了野外火火头前方气流速度场和温度场在不同火强度、坡度和环境风速条件下的规律的研究方法和实验设计 .风洞模拟实验的突出特点是 ,可以在基本剔除干扰因素影响的情况下模拟和测量不同环境条件下火头前方气流的温度场和速度场 .大空间模拟实验更加接近实际火场情况 .两种模拟实验的数据采集分析系统 (包括软件 )都是针对研究特点而设计的
关键词：
地表火 温度场 风速场 气流 实验设计
[期刊] 林业科学
[作者]
满子源 孙龙 胡海清 张运林
【目的】研究Rothermel林火蔓延速率预测模型及另外2种以Rothermel模型为核心的蔓延速率预测模型对南方8种典型森林地表死可燃物的适用性,为林火蔓延速率预测提供理论支撑和指导。【方法】以南方地区8种典型速率地表死可燃物为对象,根据研究对象的野外实际条件,在东北林业大学帽儿山实验林场风洞实验室内,构建不同可燃物床层含水率、载量及高度的可燃物床层,每种可燃物在平地无风条件下进行36次点烧试验,共288次点烧,记录每种可燃物类型不同配比条件下的蔓延速率。通过直接使用Rothermel模型、重新估计Rothermel模型参数、对Rothermel模型形式改进后自建模型的对比,得到最合适的预测模型。【结果】1)平地无风条件下,南方8种典型森林地表死可燃物床层最大蔓延速率为0.55 m·min~(-1),平均蔓延速率由大到小依次为:华山松、云南松、毛竹、柳杉、杉木、马尾松、麻栎及青冈栎。2)直接使用Rothermel模型预测的林火蔓延速率误差较大,平均绝对误差为0.18 m·min~(-1),平均相对误差为70.0%。3)重新估计参数后的Rothermel模型及自建模型,预测的可燃物蔓延速率精度显著提高,平均绝对误差分别为0.04、0.037 m·min~(-1),平均相对误差分别<18%、16.45%。4)重新估计参数的Rothermel模型与自建模型的预测误差的差异不显著,其中自建模型的预测值与实测值的R~2变化在0.71～0.90,平均为0.80。【结论】对南方8种典型森林的地表死可燃物类型,在平地无风条件下,重新估计参数的Rothermel模型及自建模型的预测精度相近,但自建模型可能更简单易用,可预测平地无风条件下可燃物地表火蔓延速率。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
马亮杰 吴红波 王禹
真实火场不同燃料密度条件下,离散燃料火焰前锋形状具有显著差异,例如形状相反的“A”形和“V”形。关于离散固体燃料火焰前锋形状的研究较为有限,为了更好地预测火蔓延行为,亟待研究火焰形状变化的形成机制。将5 mm(长)×5 mm(宽)×60 mm(高)的木条均匀排布,固定在开孔水平板上,控制外界条件和燃料总面积相同,通过改变木条间距,在3、 5和7 mm 3个工况下进行实验,并对热通量和质量损失进行测量和分析。结果表明:随着木条间距的增加,火焰前锋由“V”形(两侧火焰传播较快)逐渐变为“A”形(中心线火焰传播较快)。基于传热理论,通过对流传热和辐射传热对离散燃料火蔓延前锋形状进行分析,建立了辐射传热模型,为火蔓延行为的精确预测提供了理论基础。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
陈荣芳 郭志国 刘祖文 周令剑 杨雨润 谭清岚
为探究隧道内对称双火源燃烧行为特征及温度分布情况,搭建1∶6的缩尺寸隧道模型实验台,开展隧道双火源燃烧实验,研究火源间距、横向偏距及火源尺寸等对燃料的质量损失速率、热释放速率、火焰形态、火焰高度及烟气最高温度分布情况的综合影响。结果表明:燃料的质量损失速率、热释放速率及火焰高度与横向偏距、火源间距均呈负相关关系。当无量纲火源间距S/D≤1时,双火羽流融合,顶棚下方最高温度曲线图仅有1个温度峰值;随着火源间距的增大,烟气最高温度分布由“单峰”变缓,向“双峰”过渡,当S/D≥4时,双火源基本独立燃烧,最高温度曲线图呈现2个温度峰值;近火源区域无量纲最大温升与无量纲横向偏距呈指数衰减关系。建立近火源区域最大温升预测模型,并与实验数据对比验证了其可靠性。该研究可为隧道内多火源火灾防排烟系统设计和应急救援提供参考。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
万琛 陈红 田皓予 崔前锦 李光辉 府胜杰 周建飞
为解决宽皮柑橘蒸烫去皮效果差、果肉品质受损等问题，基于有限元法建立宽皮柑橘的传热模型，考察宽皮柑橘在蒸烫条件下内部温度场的变化规律，并对不同果径宽皮柑橘的蒸烫时间进行预测。结果表明：在蒸烫处理时，蒸汽与柑橘果皮表面发生对流换热使其温度骤升，热量沿径向向果肉中心传递。随着蒸烫时间的延长，柑橘沿径向受热更加均匀，果肉表面温度迅速升高而后趋于稳定，其传热速率先升后降。果径越小，果肉表面传热速率越大，并且在同一蒸烫时间下果肉表面温度也越高。为保证柑橘果肉品质不会受损，小果径柑橘蒸烫时间应小于77 s，大果径柑橘蒸烫时间应小于172 s。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
高云骥 杨正渊 罗越扬 张佩瑶 郭瀚文 张玉春
前人对于不同倾斜条件下导线火蔓延特性的研究主要考虑导线单根布置的情况,对于导线相邻并排布置情况的研究较少。该文基于可调间距倾斜平行导线火蔓延实验平台,开展了不同倾斜条件(0°、 30°、 60°、 90°)下单导线及相邻双导线火蔓延特性对比研究,分析了火焰形态、火焰长度、火焰高度、火蔓延速率和温度等火蔓延特征参数的变化规律。通过实验研究发现:在单双导线火蔓延过程中,熔融绝缘材料会发生滴落和流淌行为,且相邻双导线发生滴落和流淌的频率大于单导线;双导线的平均火焰高度和火焰长度始终大于单导线,且单双导线平均火焰高度随着倾斜角度的增加先增大后减小,平均火焰长度随倾斜角度的增加而增大;由于双导线火蔓延存在传热和卷吸作用重叠区域,导致其火蔓延速率始终小于单导线。
[期刊] 草业科学
[作者]
胡庆华 李兵
生物质燃烧是重要的气候强迫因子,也是影响空气质量的重要污染源。黑龙江作为农林业大省,森林、草地、农业资源丰富,研究和分析黑龙江生物质燃烧情况,能够为秸秆资源综合利用、森林草原防火、环境质量改善等提供依据。本研究基于MODIS卫星数据、土地利用数据及高程数据,对黑龙江2010-2017年生物质燃烧火点时空分布特征进行了分析,包括秸秆焚烧火点、林火、草地野火。结果表明,黑龙江省火点主要集中在松嫩平原、三江平原以及小兴安岭中北部;黑河市火点占总火点的30%,齐齐哈尔次之,占16%;秸秆焚烧火点占总火点的68%,林火占32%。年内火点在春、秋两季最为明显,呈双峰分布,春秋季火点数占比分别为51%、45%。2010年以来林地与草地火点数量波动较小;秸秆焚烧火点数量自2014年起显著增加(P<0.05),2016年禁烧政策的开展下火点数量得到控制,秋季火点减少,但春季依旧呈现增加趋势。
关键词：
MODIS 生物质燃烧 火点监测
[期刊] 林业科学
[作者]
邓湘雯 文定元 申初联 何介南 刘豪健 唐刚
采用风洞模拟方法,对通风结构、疏透结构和紧密结构3种防火林带迎风面的风速进行测定,绘制了3种结构防火林带迎风面的相对风速等值线图;根据风速的分布特征,采用多模型选优的方法,确定了山脊防火林带迎风面的相对风速预测模型。结果表明:紧密结构与疏透结构的防火林带迎风面的阻风性能比较好,最小相对风速达到70%以下,而通风结构的阻风性能最小,迎风面的最小相对风速在80%左右。如考虑其综合防火效能则以疏透结构的防火林带阻火性能最佳。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
朱敏 冯仲科 胡林
经过几十年的探索,国内外林火研究人员利用室内试验及野外火烧试验,对不同环境下森林地表火蔓延模型进行了研究,总结推导出许多地表火蔓延的经验模型及半经验模型.该文简要回顾了地表火蔓延模型研究的发展过程.在实际应用中,减少模型的参数可以简化计算.一些研究者针对较常用的Rothermel模型,在火场蔓延形状及蔓延速率计算公式的改进上做了有益的尝试.该文针对其中的两个改进方法提出了一些观点,认为其中一个算法与原算法相比,改进不大,而另一个改进算法则在推导过程中存在逻辑上的错误.
关键词：
森林地表火 蔓延模型 火场面积 蔓延速率
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