收藏本站
《中国科学技术大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高原环境下压力影响气体燃烧特征和烟气特性的实验与模拟研究

杨满江  
【摘要】:我国历史悠久,各地分布着众多的古建筑等文化遗产,特别是青藏高原上的西藏自治区,拥有大量的藏传佛教寺庙类文物古建筑。这些文物古建筑大多是木制结构或者石木混合结构,火灾载荷大,耐火等级低,而且其内部还要大量易燃物品,防火形势十分严峻。由于高原地区的地理地域特点,现有的消防技术手段是否适用尚没有进行过专门研究。因此,迫切需要对高原地区的火灾防治开展研究,而对高原特殊低压低氧环境下燃烧特征和烟气特性的研究则是火灾防治研究的基础,是建筑防火设计和火灾探测的科学依据。 随着海拔高度的增加,或者说环境压力的降低,空气密度、氧气质量浓度、摩尔扩散系数等都将随之改变,这些条件的变化必然会对燃烧反应过程、烟气运动蔓延等产生一定的影响。对于固体和液体可燃物而言,压力对燃烧的影响相当复杂,这大概可以归结为两个方面:首先,压力会影响燃烧本身的燃烧速率,随着海拔高度的增加燃烧速率将会减慢;其次,压力的变化会改变空气中氧气的质量浓度,羽流卷吸空气的流量等,从而影响其他相关的火灾参数(如火焰高度、火焰和羽流温度、烟气浓度等);而这些参数同时也是受燃烧速率(或者说热释放速率)控制的。即是说这些参量受到压力的二次影响,很难直接分析它们与压力之间的依赖关系。因此,本文选取可燃气体的燃烧过程为主要分析对象,通过控制气体质量流量来保证恒定的燃烧速率,从而消除由于环境压力造成的燃烧速率的差异,以便于实验测量和简化分析。 环境压力的变化会从物理机理和化学反应机制等方面对燃烧过程产生影响。本文首先依据燃烧学、火灾学等经典理论并结合半理论性或经验性模型,定性分析了环境压力对于可燃物燃烧特征和烟气特性的影响机理,推导出火焰高度、火焰和羽流温度、碳颗粒和烟气组分浓度、火焰热辐射等相关火灾参数随压力的变化趋势,为下一步的研究提供指导和参考。 为了研究高原特殊低压低氧环境下的燃烧特征和烟气特性,本文在拉萨和合肥两地进行了对比燃烧实验。实验中使用数字摄像仪记录火焰高度和形状,使用热电偶和红外热像仪测量火焰和羽流的温度,使用激光烟密度计测量烟气的透射率,使用烟气组分分析仪测量烟气中一氧化碳的体积分数,使用辐射热流计测量火焰的辐射热通量。通过实验测量结果的比较分析,在定性分析的基础上,得出了环境压力影响可燃物燃烧特征和烟气特性的半定量规律,为高原地区的火灾防治和火灾探测提供科学依据。除了现场实地实验,本文也设计了低压实验舱来获得低气压环境,实现了在平原地区对高原地区低压低氧环境的模拟。借助此实验平台,可以在较宽的环境压力范围内开展实验,得出更多不同条件下的实验数据。 在理论性分析和对比燃烧实验之外,本文对高原低压条件下的层流扩散燃烧进行了数值模拟,三者之间相互比照验证。在数值计算中,采用简化的多步有限速率反应模型并设立符合物理实际的边界条件和物理参数,体现了环境压力对于火焰和烟气特征的影响。在文章的最后,从数学模型、变量模化等方面,初步探讨了通用火灾模拟软件对高原低压条件下的火灾场景进行模拟计算的适用性。
【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】:2011
【分类号】:TK16

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 陈则韶;杨宝玉;胡芃;陈建新;钟奇;范含林;江海;莫文俊;;瞬态辐射热流计[J];太阳能学报;2006年08期
2 王艳;古建筑火灾危险性分析及预防对策[J];武警学院学报;2005年04期
3 雒晗;;古建筑消防关键技术研究[J];中国西部科技;2010年13期
4 庄磊;王福亮;孙晓乾;陆守香;;布达拉宫古建筑火灾危险性调查研究[J];消防科学与技术;2006年03期
5 贺煜华;;古建筑防火策略的讨论[J];消防科学与技术;2008年01期
6 蒙慧玲;陈保胜;;古建筑火灾分析及预防[J];新建筑;2010年06期
7 于春雨;张永明;方俊;沈诗林;李英;;西藏高原环境下点式感烟火灾探测器的灵敏度[J];中国科学技术大学学报;2007年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈娟;基于多特征融合的视频火焰探测方法研究[D];中国科学技术大学;2009年
【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 范恩强;张自军;化明明;;谈建筑防火设计方法的发展趋势[J];安防科技;2006年04期
3 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
4 段胜奇;;基于CFAST模型的仓储式超级市场火灾烟气计算机模拟浅析[J];安防科技;2009年06期
5 田野;;浅谈西安古建筑防火[J];安防科技;2009年09期
6 谢飞;李明;;高层建筑火灾灭火救援探讨[J];安防科技;2009年11期
7 刘璐;;水喷淋对火灾烟气蔓延的数值模拟分析[J];安防科技;2010年01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 田玉敏;刘茂;;高层建筑火灾风险的概率模糊综合评价方法[J];安防科技;2011年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 厉建祥;张卫华;陶彬;;大型原油储罐全表面火灾动力学模拟研究[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 江诗咏;;九华山典型寺庙建筑火灾危险性分析[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
5 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
6 张耀泽;侯东升;张树平;;物流中心火灾蔓延的性能化防火研究[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
7 袁杰;申世飞;;某类重特大火灾的数值模拟研究[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
8 蒋耀港;沈兆武;;比药量对冷激波灭火弹灭火效果的影响[A];中国爆破新技术Ⅱ[C];2008年
9 吴希晖;刘东锋;董喜芳;;极早期空气采样火灾预警系统在古建筑本体保护中的最佳管线设计安装方法初探[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(四)[C];2007年
10 安春晖;鲁全厚;;模糊层次分析法(FAHP)在公共娱乐场所火灾隐患等级评定中的应用研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(四)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张勇;纳米碳纤维的批量制备技术与装置研究[D];湖南大学;2010年
3 徐远纲;大型电站锅炉掺烧印尼煤的研究与应用[D];华中科技大学;2010年
4 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
5 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
6 梁运涛;煤自然发火期快速预测研究[D];浙江大学;2010年
7 张利胜;金属纳米线阵列的制备及其表面增强光谱研究[D];昆明理工大学;2008年
8 程磊;受限空间煤尘爆炸冲击波传播衰减规律研究[D];河南理工大学;2011年
9 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
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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 陈佩;三级轴流压气机湿压缩特性数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张哲衡;高能燃料燃烧流场的数值模拟与结构设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 吴曙亮;横向来流对等离子点火器点火区域的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 杨晨野;细长铜管的碳氢清洗技术研究[D];大连理工大学;2010年
6 赵光耀;烟流逆流层及火区下风侧局部风流参数数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 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
8 吕芳;多孔型Al_2O_3薄膜阳极氧化的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 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
10 丁宏秋;气相燃烧合成Al_2O_3纳米材料及结构[D];华东理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 沈诗林;于春雨;袁非牛;陈志斌;张永明;;一种基于视频图像相关性的火灾火焰识别方法[J];安全与环境学报;2007年06期
2 邵丹,韩家伟;YUV与RGB之间的转换[J];长春大学学报;2004年04期
3 冉海潮,孙丽华;基于烟气湍流效应的火灾判据[J];传感技术学报;2001年01期
4 姜东海;王殊;;分形编码技术在图像型火灾烟雾探测中的应用研究[J];长沙通信职业技术学院学报;2005年04期
5 薛博;;一种基于网络摄像机的火焰识别方法[J];电子科技大学学报;2006年03期
6 杨俊;王润生;;基于视频图像分析的火燃检测及其应用[J];电视技术;2006年08期
7 陈莹;吴爱国;;基于图像处理的火灾监测系统软件设计[J];低压电器;2006年01期
8 孟凤;王成儒;;多模态背景下快速运动目标检测的研究[J];电子测量技术;2007年06期
9 疏学明,郑魁,袁宏永,姚斌;火灾标准火烟雾颗粒测量及粒径尺度分布函数研究[J];中国工程科学;2005年08期
10 杨君涛;魏东;张学魁;赵大林;;着火油罐燃烧特性的理论分析[J];工程热物理学报;2006年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 吕普轶;基于普通CCD摄像机的火灾探测技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
2 米锐;火灾图像自动监测技术的研究与开发[D];四川大学;2003年
3 陈磊;运动人体检测与跟踪方法研究[D];西安电子科技大学;2005年
4 吴柯;动态视频图像捕获的应用研究[D];武汉理工大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒋利桥;赵黛青;汪小憨;;微尺度甲烷扩散火焰及其熄灭特性[J];燃烧科学与技术;2007年02期
2 杨泽亮;刘志成;甘云华;;电极尺寸对液体乙醇微小扩散火焰的影响[J];热科学与技术;2010年02期
3 杨泽亮;陈邵有;甘云华;赵剑剑;;磁场下液体乙醇微尺度扩散火焰的实验研究[J];华南理工大学学报(自然科学版);2010年03期
4 杨泽亮;李微;甘云华;;受限空间对乙醇扩散小火焰的影响研究[J];热科学与技术;2010年03期
5 杜德兴,顾洁;废气再循环成分对扩散燃烧中碳烟形成影响的研究[J];燃烧科学与技术;2002年06期
6 杨泽亮;程静;甘云华;;小尺度乙醇扩散火焰及管壁温度场的实验研究[J];热科学与技术;2009年01期
7 杨泽亮;董觉非;甘云华;;电场作用下乙醇汽化及其扩散火焰特性的实验研究[J];热科学与技术;2008年03期
8 高建树;黄毅;王恒;;细水雾抑制飞机机舱内火焰的研究[J];中国高新技术企业;2008年18期
9 张小乐;胡隆华;霍然;杨立中;王双峰;;低重力下典型固体燃料的火焰特征及燃烧速率[J];燃烧科学与技术;2011年03期
10 袁理明;二维线性湍流浮力扩散火焰高度[J];中国科学技术大学学报;1997年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 唐井峰;刘鹏;唐顺林;崔涛;鲍文;于达仁;;射流等离子体作用下CH4扩散火焰的分岔特征[A];第四届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集[C];2011年
2 王姣;武文斐;;小火焰模型在稳态湍流扩散燃烧中的应用[A];第七届全国工业炉学术年会论文集[C];2006年
3 唐井峰;罗长金;于达仁;鲍文;何永锋;;射流等离子体对CH_4扩散火焰状态影响的实验研究[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年
4 潘春旭;;扩散火焰合成碳纳米管研究[A];新世纪科技与湖北经济发展——2001首届湖北科技论坛论文集[C];2001年
5 张晓峰;于溯源;杨小勇;;甲烷扩散火焰合成炭纳米管及炭纳米管储氢性能实验研究[A];中国颗粒学会超微颗粒专业委员会第四届学术年会暨海峡两岸纳米颗粒学术研讨会论文摘要集[C];2005年
6 赵宏;陈峰;程淑芬;伍耐明;;强声激励助燃风影响燃烧器NO_x生成的实验研究[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年
7 吕欣荣;李青;;湍流扩散燃烧的层流小火焰理论及模型[A];中国航海学会船舶机电与通信导航专业委员会2002年学术年会论文集(船舶机电分册)[C];2002年
8 刘琳娟;张琪;;在Emission状态测定水中钾和钠的探讨[A];第三届科学仪器前沿技术及应用学术研讨会论文集(三)[C];2006年
9 洪若瑜;任志强;李洪钟;;扩散火焰燃烧法合成纳米二氧化钛[A];中国颗粒学会2004年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议文集[C];2004年
10 包文东;张以武;;武警森林驻湘部队组织开展以水灭火的探讨[A];第二届中国林业学术大会——S7 新形势下的森林防火问题探讨论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;大爆炸从天而降[N];宁夏日报;2010年
2 付毅飞;专家详解科技助力奥运[N];科技日报;2008年
3 ;鏖战实录[N];黑龙江日报;2006年
4 记者 宋世琦;雅达特种防火酚醛板实现技术飞跃[N];建筑时报;2010年
5 王颖;中国打火机出口检测有了新突破[N];大众科技报;2007年
6 单卫忠 吕军泽;极性火焰处理技术的技术参数[N];中国包装报;2006年
7 魏一平;主动防火陷入两难境地[N];中国安全生产报;2009年
8 记者 第广龙;苏里格气田规模开发全面启动[N];中国石油报;2006年
9 顾永强 胡燕玲;火焰偏烧调节器解爆管难题[N];中国石油报;2007年
10 杨芝娟;国家森林防火指挥部检查组来郴检查[N];郴州日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨满江;高原环境下压力影响气体燃烧特征和烟气特性的实验与模拟研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 杨浩林;甲烷/富氧扩散火焰的燃烧特性和NO_x排放的研究[D];中国科学技术大学;2006年
3 丛北华;多组分细水雾与扩散火焰相互作用的模拟研究[D];中国科学技术大学;2006年
4 徐涛;电场作用下液体乙醇微细尺度层流扩散燃烧的实验与数值模拟[D];华南理工大学;2010年
5 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
6 易富兴;气相/煤粉气固两相圆射流燃烧的直接数值模拟[D];浙江大学;2012年
7 张大勇;全息干涉测量扩散火焰的温度和组分浓度[D];华中科技大学;2007年
8 周勇;杉木板壁面垂直火蔓延及侧向水喷雾对其抑制作用研究[D];中国科学技术大学;2009年
9 高红;氟利昂-12预混合燃烧水解研究[D];昆明理工大学;2011年
10 胡宏斌;非平衡等离子体助燃低热值气体燃料的实验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨帅;受限空间内微尺度乙醇扩散火焰特性的实验研究与数值解析[D];华南理工大学;2011年
2 邱平;移动火源扩散火焰结构特征的实验及数值模拟[D];华南理工大学;2012年
3 李微;受限空间中液体乙醇微尺度扩散火焰的实验研究[D];华南理工大学;2011年
4 陈邵有;电场与受限空间中微尺度扩散火焰的实验研究[D];华南理工大学;2010年
5 丁利;旋转和直线运动下移动火源燃烧特性研究[D];华南理工大学;2012年
6 鲍桥梁;碳氢化合物液态燃料扩散火焰法制备碳纳米管的研究[D];武汉理工大学;2003年
7 花荣胜;不同低气压环境下甲醇和乙醇池火燃烧特性的实验研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 岑琳;基于RAW格式数据的乙烯扩散火焰检测研究[D];华中科技大学;2009年
9 艾力江;扩散火焰烟黑生成特性研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2002年
10 陈璞;火旋风的火焰与燃烧特性实验研究[D];中国科学技术大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026