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《中国科学技术大学》 2010年
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航空煤油火焰蔓延特性研究

陈国庆  
【摘要】:随着飞机、船舶等交通运输业的发展,燃油泄漏引发的火灾频繁发生,不断造成灾难性后果。航空煤油具有燃烧速度快、火势凶猛、辐射热强等特性,发生火灾时危害性极大,往往会造成重大经济损失和惨重人员伤亡。因此,充分认识航空煤油火蔓延的基本特性和机理,对控制航空煤油火灾的发生、发展和扑救,降低火灾的危害性具有重要的理论和现实意义。航空煤油属于高闪点多组分混合燃料(闪点为66℃),燃烧前的初始温度一般都低于闪点,因此其初期的火焰蔓延过程主要是液相控制下的火蔓延,与前人主要研究的酒精类低闪点单质燃料有较大区别。因此,有必要针对航空煤油在液相控制模式下的火蔓延进行研究,为航空煤油火灾的控制和灭火机理的研究提供理论依据。 为研究航空煤油火焰液相控制下的蔓延过程,论文研制了航空煤油火焰蔓延实验系统;研究了液相控制模式下的火焰蔓延特性,包括火焰形态、蔓延速度和脉动等;研究了火焰蔓延过程中燃料表面的温度分布及其温升;建立了表面流数学模型,给出了火焰蔓延过程中表面流速度和温度分布特点;建立了火焰脉动数学模型,揭示了航空煤油火焰脉动过程和燃料表面可燃蒸气着火方式。论文的具体工作包括: 研制了液体火蔓延特性实验系统。搭建了尺寸为1.00m(长)×0.04m(宽)×0.10m(深)油槽;利用CCD摄像对火焰位置和蔓延速度进行研究;借助红外摄像和微细热电偶对火焰蔓延过程中液体表面及液面下温度变化进行测量;利用纹影仪对火焰前方的液体表面流进行研究。 实验研究了不同初始温度条件下航空煤油火蔓延过程。结果表明,航空煤油火焰由主火焰和闪燃火焰两部分构成。随着燃料初始温度升高,主火焰蔓延速度由初温16℃时的0.6cm/s,增长至70℃时的2cm/s。73℃时的火焰蔓延由液相控制模式转为气相控制模式,主火焰蔓延速度也跃升至1m/s。在液相控制条件下,不同初温的航空煤油火焰始终以前展—后缩—前展水平脉动方式向前蔓延。主火焰脉动频率具有多频脉动特征。推动主火焰向前蔓延的主要是脉动幅度较大的基频。基频随着燃料初始温度的升高由16℃时的2.0Hz,增长至70℃时的5.4Hz。而闪燃火焰具有低频间断脉动的特征,其脉动频率基本分布在0.2Hz—1.0Hz之间。 实验研究了航空煤油火焰锋面前方液体表面温度分布和温升过程。结果表明:燃料初温小于66℃时,燃料表面温升缓慢,并会出现特有的温升稳定阶段。当燃料初始温度大于66℃时,燃料表面温度呈线性快速增长趋势。在本文实验条件下,燃料表面最高温度基本处在115℃—145℃的范围内。火焰锋面前方的液体表面升温区可由预热升温区、闪燃火焰升温区和主火焰升温区构成。燃料初温大于66℃时,只有闪燃火焰升温区和主火焰升温区。火焰锋面前方的表面流由弱扰动区和强扰动区构成,随着燃料初始温度的升高,各区域长度逐渐减小,且弱扰动所占比例逐渐超过强扰动。当燃料初温大于66℃时,整个表面流都为弱扰动。表面流是火焰前方液面温度分布的重要影响因素,强扰动区上方液面温度较低,温度分布较均匀。弱扰动区上方液面温度呈线性快速增长趋势。闪燃区主要处于弱扰动区上方。 建立了航空煤油火焰蔓延的表面流稳态模型,对表面流内部温度和速度分布进行了分析,主要得出以下结论:温度对航空煤油粘度的影响控制着表面流内部温度和速度分布,随着与表面流出口距离的增加,表面流温度逐渐降低,燃料粘度增大,所受的粘性剪切力也逐渐增强,最终在表面流锋线附近形成强扰动区域,表面流的速度和温度在强扰动区域发生突变,在强扰动区域内部温度呈均匀分布状态。随着燃料初温的升高,低温燃料对表面流的粘性剪切扰动逐渐减小,表面流内部锋线附近的温升平台和速度突变现象逐渐消失,最终导致表面流强扰动区域的宽度和厚度逐渐减小。随着燃料初始温度的升高,表面流体积惯性力与所受粘性剪切力的相互作用对表面流的影响逐渐减小,表面流雷诺数随着燃料初温的升高而减小,同时弱扰动分离和转捩时的雷诺数也随着燃料初始温度的升高而减小。航空煤油火焰锋面前方表面流中也存在冷流现象,出现的位置为强扰动中心偏上位置,主要是表面流回流过程中,部分低温燃料被卷入表面流上层所致。 建立了火焰锋面前方的可燃蒸气运动模型,对航空煤油火焰蔓延过程中的脉动和着火方式进行了分析。结果表明:航空煤油着火条件为化学反应速率大于Ccri=0.077kg/m3·s。航空煤油火焰脉动过程可以分为发展阶段和衰退阶段,闪燃火焰始终出现在主火焰锋面前方,是火焰脉动区域燃料蒸发速率最低的位置。主火焰区域主要有扩散燃烧和预混燃烧两种燃烧方式,闪燃区的燃烧方式为预混燃烧。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:V312

【引证文献】
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1 郭进;航空煤油表面火焰脉动及表面流特性研究[D];中国科学技术大学;2012年
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1 孙乐;基于PowerPC的航空发动机电子控制系统的研制[D];南京航空航天大学;2012年
【参考文献】
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1 杨立;红外热像仪测温计算与误差分析[J];红外技术;1999年04期
2 刘慧开,杨立;太阳辐射对红外热像仪测温误差的影响[J];红外技术;2002年01期
3 张健,杨立,刘慧开;环境高温物体对红外热像仪测温误差的影响[J];红外技术;2005年05期
4 杭庆彪;陈乐;刘瑞祥;;红外辐射相对温度测量法的新研究[J];红外技术;2009年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡克旭,李金宝;室内火灾轰燃研究的动态述评[J];四川建筑科学研究;2004年01期
2 朱佳君;陈龙珠;史健勇;;基于GIS的校园火灾应急系统设计[J];四川建筑科学研究;2009年05期
3 陈帅;蔡颖玲;姜小敏;;几种不同情况下的自然通风量的计算[J];四川建筑科学研究;2010年02期
4 孙纲;王蔚;金建军;王艳;;焦作“天堂”影视厅火灾分析[J];安防科技;2006年06期
5 武宇;刘颖军;;火灾自动报警系统可靠性分析[J];安防科技;2008年01期
6 黄敏;范恩强;赵明;;建筑火灾风险评价方法的探析[J];安防科技;2008年12期
7 王宇;;火灾探测系统可靠性评价[J];安防科技;2009年10期
8 蒋亚龙;谭启;陈鲜展;王大军;;激光烟雾图像和CO气体复合火灾探测器的设计[J];安防科技;2010年06期
9 岳海梅;元江瑜;;建筑火灾隐患与火灾风险的关系[J];安防科技;2010年08期
10 马超;;作业环境中粉尘的危害、传播机理和防治措施[J];安防科技;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谈龙妹;吴京峰;丁德武;邹兵;马明;李明哲;;汽油火焰释放温度的实验研究[A];中国职业安全健康协会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 杨韬;;浅谈公众聚集场所火灾扑救途径和方法[A];2011安徽省科协年会——海湾杯“社会消防安全管理创新”专题年会论文集[C];2011年
3 苏操文;王庭文;;芜湖“11.15”小商品市场大火分析[A];2011安徽省科协年会——海湾杯“社会消防安全管理创新”专题年会论文集[C];2011年
4 刘福生;谭鲁志;王刚;;多区域网络模型在高速列车通风系统中的应用研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
5 陆扬;李嘉军;苏骏;;基于BIM的性能化分析手段在建筑防火设计中的研究与实践[A];BIM与工程建设信息化——第三届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C];2011年
6 李伟;刘松涛;;建筑火灾风险评价现状及展望[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
7 江涛;朱国庆;张磊;;大型纺织城火灾烟气控制系统性能化评估[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
8 胡雪彦;;某商业中心影城安全性评估[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
9 刘艳;;高层住宅火灾人员安全疏散模式选择——以电梯疏散为例[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
10 贺俊杰;吴军;吴美文;;新时期我国城市消防安全管理新模式探讨[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
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1 黄希发;大型场馆人员疏散仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 陆嘉;细水雾抑制熄灭气体射流火焰的实验研究[D];中国科学技术大学;2010年
3 梁运涛;煤自然发火期快速预测研究[D];浙江大学;2010年
4 李熙;城市轨道交通车辆走行部安全评估方法研究[D];北京交通大学;2011年
5 张启兴;火灾烟雾颗粒散射矩阵模拟测量与粒径折射率反演研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 祝玉泉;调谐激光吸收光谱技术在典型灾害气体检测中应用研究[D];中国科学技术大学;2011年
7 王亚飞;热解气体流动特性对炭化可燃物热解着火特性影响规律研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 王彦;西藏低压环境受限空间顶棚射流区火灾烟雾信号规律与探测算法研究[D];中国科学技术大学;2011年
9 赵俊;结构健康监测中的测点优化布置方法研究[D];暨南大学;2011年
10 黄昂;卷烟联合工房火灾蔓延规律及防治研究[D];中南大学;2010年
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1 钟取发;动态环境下早期烟雾、火苗的视频分级检测研究[D];浙江理工大学;2010年
2 孟佳霖;基于扩频技术的智能消防监控系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 于洪爽;居住建筑外窗气密性现场检测系统研究[D];长沙理工大学;2010年
4 赵芳;混凝土基本构件内部温度场的测定与分析[D];河南工业大学;2010年
5 李冰;海水表面温度红外测量方法的研究[D];天津理工大学;2010年
6 吴强;基于CAN总线的实验楼宇火灾预警系统设计[D];南昌大学;2010年
7 史华星;绝缘胶带制造过程中VOCs释放规律及减排对策[D];华东理工大学;2011年
8 方甫兵;建筑火灾风险评估方法应用研究[D];昆明理工大学;2008年
9 李彬;受火混凝土结构可靠性的数值模拟分析[D];昆明理工大学;2010年
10 李德刚;红外诊断技术在电气设备状态检测中的研究与应用[D];山东大学;2010年
【同被引文献】
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1 王明文;唐岚;甘海云;;基于CCP协议的发动机标定系统开发[J];车用发动机;2010年04期
2 董悦航;孙磊;杜建福;;混合动力客车中电磁干扰对发动机ECU功能的影响及改进[J];柴油机设计与制造;2010年03期
3 杨水涛;张帆;赵慧杰;钱照明;;对大功率IGBT驱动电路中信号传输的探讨[J];电力电子技术;2006年01期
4 李龙飘;牛晓春;郭涛;夏烈芳;;基于铂电阻的数字温度测量系统设计[J];电子技术;2009年05期
5 方成;李进;杨福源;;柴油机控制用TPU微码开发[J];车用发动机;2011年03期
6 张雪峰;秦现生;潘江如;李静;;基于MC9S12的电控燃料喷射系统研究[J];测控技术;2011年01期
7 周劼波;陈国庆;李培铭;陈兵;王昌建;陆守香;;航空煤油火蔓延特性分析[J];科学通报;2010年02期
8 邹华,颜伏伍,邹斌,侯献军;二冲程发动机夹气喷射系统方案分析[J];摩托车技术;2004年08期
9 魏胜锋,王绍銧,张云龙,石奕,康晓敦;发动机实时模拟系统中的发动机模型及其应用[J];内燃机工程;2002年06期
10 孙伟,张云龙,袁大宏;基于CAN总线的电控发动机标定系统的研制[J];汽车技术;2004年09期
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1 孙康慧;中国汽车电子产业创新体系构建研究[D];吉林大学;2011年
2 王彦岩;汽油机爆震诊断与控制策略的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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1 马丹;小型二冲程煤油发动机电控喷射系统的研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 郭宁宁;对重质油雾化燃烧关键技术的研究[D];中国石油大学;2011年
3 敖永才;汽车发动机ECU实现方法研究[D];电子科技大学;2006年
4 王旭峰;小型航空发动机数字电子控制器设计技术研究[D];西北工业大学;2007年
5 于鉴;无人飞行器发动机控制系统设计与实现[D];南京航空航天大学;2008年
6 周博;活塞式航空发动机转速控制与实验研究[D];南京航空航天大学;2007年
7 张雪刚;电喷柴油机喷油策略优化燃烧和排放的研究[D];大连理工大学;2010年
【二级引证文献】
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1 高祥涛;切缝药包爆轰冲击动力学行为研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
【二级参考文献】
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1 朱德忠,冯西轴;电子玻璃料滴表面温度测量[J];工程热物理学报;1997年04期
2 杨立;红外热像仪测温计算与误差分析[J];红外技术;1999年04期
3 寇蔚,杨立;热测量中误差的影响因素分析[J];红外技术;2001年03期
4 刘慧开,杨立;太阳辐射对红外热像仪测温误差的影响[J];红外技术;2002年01期
5 杨立,寇蔚,刘慧开,初明忠;热像仪测量物体表面辐射率及误差分析[J];激光与红外;2002年01期
6 陈衡;红外扫描测温与热诊断学[J];激光与红外;1996年02期
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1 李海平,张英,慈润宁;舰船直升机系统航空煤油报警设备研究[J];舰船科学技术;1996年03期
2 张淑荣;变频调速装置在煤油汽提塔液位调节中的应用[J];辽宁工学院学报(自然科学版);1998年S1期
3 刘德彰,刘明候,武卫东;高温涡轮叶片用航空煤油冷却的机理研究[J];航空动力学报;1992年03期
4 庄磊;陆守香;孙志友;汪金辉;康泉胜;;航空煤油池火焰高度特征研究[J];中国科学技术大学学报;2009年07期
5 ;国家发改委、民航局公布民航国内航线旅客运输燃油附加与航空煤油价格联动机制[J];空运商务;2009年21期
6 张秀军;;计算机优化模型在航空煤油供应和运输方面的应用[J];中国民用航空;1995年08期
7 ;经济运行重要动态[J];中国经贸导刊;2011年14期
8 邢志娜;王菊香;申刚;叶勇;刘洁;;改进偏最小二乘法在航空煤油的近红外光谱分析中的应用[J];兵工学报;2010年08期
9 ;相关行业[J];中国金属通报;2011年27期
10 何浩,尹红霞,李小龙;3#航空煤油低温运动粘度检测方法及其简易装置的研究[J];计测技术;2005年S1期
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1 糜骏;蒋海宁;李江海;;国内外航空煤油规格标准及检测标准的比较分析[A];上海市化学化工学会2010年度学术年会论文集[C];2010年
2 王永鹏;范学军;仲峰泉;陆阳;;三维冷却结构中航空煤油对流传热特性实验研究[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年
3 齐小峰;潘蕊娟;史淑敏;;T317型航空煤油精制剂的研制与应用[A];中国化工学会2008年石油化工学术年会暨北京化工研究院建院50周年学术报告会论文集[C];2008年
4 郑兴华;张璟;唐大伟;范学军;;谐波法航空煤油热物性测量研究[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年
5 范学军;仲峰泉;王晶;俞刚;李建国;;双路喷注超临界态煤油的超燃特性研究[A];第一届高超声速科技学术会议论文集[C];2008年
6 仲峰泉;范学军;王晶;;超临界压力下航空煤油热裂解特性研究[A];第一届高超声速科技学术会议论文集[C];2008年
7 王晶;范学军;李建国;俞刚;;航空煤油超声速稳定燃烧贫富油极限实验研究[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年
8 王晶;范学军;仲峰泉;李建国;俞刚;;超临界煤油的亚/超声速喷注对超声速燃烧性能的影响实验研究[A];第二届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集[C];2009年
9 吴泽俊;何小民;金义;朱志新;;电磁气助喷嘴雾化特性的试验研究[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年
10 谢文林;段莉洁;陈野;;顶空吸附富集法分析火灾现场助燃剂残留物[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 苏民;下月起航空煤油价格每月调整一次[N];经济日报;2011年
2 记者 赵贤钰;打造北方地区最大航空煤油储运基地[N];滨海时报;2011年
3 记者 宋鹏通讯员 殷亚红 刘双芝;克石化首次用管道长距离分输航空煤油[N];中国石油报;2008年
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5 记者 孟晶;全球首架全合成航空煤油客机启航[N];中国化工报;2010年
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7 记者 张一鸣 郭锦辉;航空煤油率先市场定价[N];中国经济时报;2011年
8 记者 温婷 编辑 阮奇;航空煤油出厂价将下调220元/吨[N];上海证券报;2010年
9 通讯员 周一兵;燕山石化航空煤油产量首破百万吨[N];首都建设报;2009年
10 记者 周一兵;燕山石化航空煤油产量突破百万吨[N];中国石化报;2009年
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1 庄磊;航空煤油池火热辐射特性及热传递研究[D];中国科学技术大学;2008年
2 陈国庆;航空煤油火焰蔓延特性研究[D];中国科学技术大学;2010年
3 郭进;航空煤油表面火焰脉动及表面流特性研究[D];中国科学技术大学;2012年
4 康泉胜;小尺度油池火非稳态燃烧特性及热反馈研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘华姬;微生物降解航空煤油的热力学研究[D];曲阜师范大学;2001年
2 杜岳红;航煤加氢装置工艺设计[D];天津大学;2005年
3 江秋平;华东公司航空油料配送方案的优化[D];上海海事大学;2007年
4 邵泽伟;航空煤油定量装车系统的研究与设计[D];大连理工大学;2011年
5 周菁;不同阶段油价对航空类股票股价影响分析[D];北京邮电大学;2007年
6 陈子龙;航空煤油加热试验系统关键技术研究[D];西南交通大学;2012年
7 黄光容;燃油箱惰化系统的数值研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 刘剑;高碳醇厂战略发展规划[D];吉林大学;2011年
9 倪佳迪;狭长空间内航空煤油池火燃烧特性及细水雾抑制效果研究[D];中国科学技术大学;2011年
10 童琳;通风条件航空煤油池火燃烧特性的研究[D];中国科学技术大学;2010年
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