可燃气体泄漏的着火过程及蔓延机理的研究

【摘要】：本文在国家重点基础研究发展规划(973)的资助下完成了室内可燃气体泄漏导致的火灾的数值模拟和实验研究,分析得到了室内气体泄漏和燃烧过程中的规律,为建筑内防火、灭火提供理论指导。 本文首先对实际火灾场景进行了抽象,建立了简化模型;然后,用FLUENT6.1进行可燃气体在室内泄漏及燃烧过程的模拟计算,完成了不同条件下(点火位置、点火时间、泄漏速度和通风条件等)气体泄漏过程的模拟;最后,根据简化模型和计算搭建了气体燃烧过程的实验台,完成了气体燃烧过程的实验。 本文通过分析数值模拟实验得到的大量数据,得出以下几个结论。首先,着火后火焰是沿着点火前的可燃区域迅速蔓延的。其次,火焰的形状和火焰的颜色是由点火位置附近的浓度梯度决定的。浓度梯度大,火焰的形状就扁;火焰呈亮黄色,反之则较宽呈兰紫色。再次,室内“窗沿”以上的部分为高温缺氧危险地带;而靠近窗户的下部相对较为安全,这里燃烧最难到达,平均温度相对较低,氧气含量相对较高,从窗口扩散来的新鲜空气首先到达。另外,各种条件下最大湍流火焰传播速度差别不大,说明室内气体火灾受湍流的影响较小。最后,着火初期火焰的发展情况由通风条件和点火位置共同决定,而轰燃后的燃烧情况由室内可燃气体的平均浓度决定。经过实验验证,结果表明实验与数值模拟基本吻合,变化趋势一致,说明采用这种数值模拟的方法来研究火灾现象是可行的。