林火中的阴燃现象:研究前沿与展望

森林中的植物腐殖质和有机泥炭土的阴燃是地球上尺度最大的燃烧与火灾现象,造成了巨大的经济损失及跨国界的雾霾,并严重破坏了生态系统。本文综述了阴燃林火的基础燃烧理论和化学反应机理,总结了其点火、火蔓延和熄火的行为特性。同时,归纳了近年来泥炭阴燃火的研究动态,包括如何通过小尺度的阴燃实验理解大尺度的阴燃林火,如何构建阴燃的数值模型等关键科学问题。最后,探讨了阴燃林火问题在燃烧学、火灾科学、林学、生态环境学、地球物理等多学科的交叉研究热点和方向,以期对未来多学科的交叉研究提供必要的参考和科学指导。     

火灾烟气毒害物HCl和HCN的分析及危害性评价方法

火灾是一种失去控制的燃烧,具有双重性规律。火灾产生的有害烟气是造成人员伤亡的主要原因。本文选定火灾中主要的有害燃烧产物氯化氢(HCl)和氰化氢(HCN)作为目标气体,考虑了影响实验数据的各种因素,通过对实验数据的分析,证明了“等生成率假设”在考虑火灾中其它影响因素如温度时是不正确的;分析实验浓度变化曲线达到致死浓度的关键时间,提出了一种新的火灾烟气对人员伤亡影响的危险性评价体系,为火灾燃烧有害产物释放机理研究在工程技术上的应用奠定了基础。     

隧道内固体与液体燃料火灾特征对比试验研究

本文建立了1/9的缩尺寸隧道火灾模型,对隧道内固体和液体燃料火灾特征的差异及两者之间的相互影响进行了试验研究,分析了隧道内固液体燃料着火时的火场温度、烟气层高度、燃料质量损失速率等特征参数的变化情况,试验结果表明:虽然甲醇与木垛质量相同,且平均火源功率相等,但木垛起火阶段发展较慢,其热释放速率峰值明显较甲醇火的高,且相应的该阶段所引起的隧道顶棚温度也较高,而甲醇起火阶段燃烧较迅速,且到达峰值热释放速率后维持稳定燃烧的时间比木垛要长.同时,木垛火燃烧时隧道内的烟气温度分层较甲醇火的更加明显;当两种火源同时存在时,隧道内温度的最高点偏向于木垛火上方一侧,且此时甲醇油盘火源上方温度下降时间明显提前,而木垛火的燃烧受到的影响较小.     

木质材料火灾研究：前沿与展望

古建筑保护和现代木结构建筑发展受制于木质材料的火灾安全问题。本文综述了木材火灾动力学的燃烧现象与理论,总结其热解、点火、火蔓延和熄火的燃烧行为,并分析了材料特性、系统属性和火灾环境对燃烧行为的影响。同时,总结了近年木材火灾研究的常用实验方法及其燃烧数值模型的主控方程。最后,探讨了木材的火灾动力学与林火和生态学、材料学、结构力学的交叉研究,以期对未来木质材料火灾的多学科交叉研究提供必要的参考和指导。     

基于MODIS数据的森林火险时空分异规律研究

森林火灾严重危害生态环境,引起了全球的高度重视。将从MODIS(MODerate-resolution imaging spectroradiometer)中提取的活动火点与历史火烧痕迹进行比较研究,发现MOD14A1(火掩膜数据产品a daily Level 3 1-km fire hot spot product)中提取的8+9波段适合消防监测,与现场勘察数据相比较吻合度高达0.83。使用MOD14A1中8+9波段结合相关数据对这个区域的长达11年(2000—2010年)的森林火灾发生的时间和空间分析,结果表明：火灾发生频率最多的是春季,秋季次之,夏天概率最低,除非干旱。通过对研究区域黑龙江省分析,针叶林和温带针阔混交林过火面积所占比例分别为53.68%,44%,草原区过火面积较小为2.32%。大兴安岭是主要的燃烧区域,面积达到64.74%,小兴安岭约为23.49%,而其他区域面积不超过5%。且火灾发生的较大部分森林有个平缓的斜坡(≤5°),大部分处于中海拔(200 m≤H≤500 m)。因此,通过卫星遥感对森林火区区域的时间序列分析,阐明火灾活动规律和气候、地形、植被类型的相互关系,有助于预测火灾区域危险性等级。     

沟渠内杨木三合板架空燃烧的火灾行为的研究

建立了缩尺寸沟渠火灾试验模型,测量了沟渠以及平台入口附近的温度分布,研究了沟渠内杨木三合板架空燃烧的位置和沟渠的倾斜角度对火蔓延行为的影响,分析了火焰传播特征和火蔓延速率.试验结果表明:在沟渠效应和烟囱效应的综合作用下,火焰先从杨木三合板与沟渠底板之间的狭长空间传播到沟渠顶部,在入口处形成喷射状火焰;狭长空间内的温度先...     

声波团聚技术发展现状及在火灾消烟应用前景*

声波团聚技术在细颗粒物排放控制领域具有很好的应用前景,最近衍生发展为一种全新的火灾烟雾控制手段。该文对声波团聚技术发展现状进行全面总结,介绍近年的实验和理论研究进展。随后,阐述了声波团聚消烟的基本原理,并以火灾烟雾中占比较大的电缆燃烧烟雾为实验对象,发现声波团聚技术在一分钟后就实现对电缆燃烧烟雾的完全消除,即存在突出团聚效果。该结果验证了该技术在火灾烟雾控制领域的可行性。最后,依托我国城市发展现状,探讨了声波团聚技术在火灾消烟的发展前景。     

森林阴燃火排放特性：研究前沿与展望

森林阴燃火是世界上最大尺度的燃烧现象之一,其排放在全球大气碳循环中扮演着重要的角色。然而其产生并累积的复杂排放物会导致区域性的雾霾灾害,严重威胁居民和消防人员的健康安全。尽管林火排放给社会经济生活带来诸多不良影响,但目前对森林阴燃火排放特性的科学认识还不足。本文总结了阴燃与明火排放的差异、影响阴燃排放的因素,以及在不同尺度研究中用于不同森林可燃物排放的测量方法。此外,本文还统计汇编了文献中包含主要火灾气体和颗粒物产物在内的排放因子数据,分析发现除CO₂及CO外,森林阴燃火产物的排放因子随分子质量的增加而逐渐减少。本文有助于提高对阴燃排放的科学认知,为防治由阴燃林火导致的雾霾灾害提供了丰富的数据基础。     

地下狭长受限空间火灾实验及大涡数值模拟研究

本文建立了地下狭长受限空间火灾模拟实验台架,完成了不同燃烧物种类、不同燃烧物质量的火灾燃烧实验,建立了适用于狭长式地下受限空间火灾的大涡三维数学模型。研究重点在于测量狭长式地下受限空间火源热释放率和烟气温度分布,得到燃烧物分别为柴油、汽油的火源热释放率及烟气温度分布的实验测量数据;结合实验完成了狭长式地下受限空间火灾的大涡三维数值模拟分析。通过火灾数值模拟结果与实验结果进行比较分析,本文所建立的模型能较为真实地反映实际狭长式地下狭长受限空间火灾的情形。     

着火油罐燃烧过程预测的通用模型

本文根据油罐火灾的燃烧特点,从基本的传热规律和燃烧机理出发,以油品表面热反馈的能量平衡为前提,并利用化工热力学方法计算了火焰的平均温度,通过迭代方法,并结合相关的实验数据和结果,提出了油罐火灾燃烧过程的通用模型,该模型可适用于多种碳氢类燃料。本文以汽油为例,通过计算可以得到着火油罐的多项燃烧特性,包括燃烧速度、平均火焰温度等,是获取油罐周围热辐射规律的基础和前提,计算结果可为火灾现场战术的决策以及预案的制订提供依据。     

着火油罐燃烧特性的理论分析

本文利用自行建立的油罐火灾燃烧特性通用模型,计算得到了燃烧速度、火焰高度,火焰跳动频率和平均温度等油罐燃烧特性的变化规律,并深入探讨了油品燃烧速度在油罐直径、风速、环境温度和油位等因素影响下的变化趋势。为了验证理论计算的准确性,将计算结果与汽油和柴油储罐的燃烧实验数据进行了对比,获得了较为满意的结果。     

空间方位对木材燃烧火焰传播的影响

一、引言 在森林火灾和城市建筑火灾中,木材作为一种主要可燃物,对于火灾的发生及发展具有重要的影响。其燃烧的特性,尤其是其燃烧的火焰及火焰传播的规律,往往决定了火灾发展的方向,并左右着局部火场的燃烧状况。因此,弄清木材燃烧的火焰传播的规律,已成为揭示森林火灾及城市建筑火灾发展规律的关键。     

地下组合受限空间火灾分区实验与数值分析

本论文对地下组合受限空间火灾初期的分区现象进行了模拟试验和数值分析。地下组合受限空间火灾呈现出特殊的分区现象。一般可分为燃烧区、新鲜空气补充区、烟气流区、过渡区和火焰后面的“惰化区”五区。有上下两层的地下复杂组合受限空间可分为燃烧区、烟气流区、新鲜空气补充区和“惰化区”4区。将数值模拟分析结果与实验结果进行了比较,二者吻合较好。研究表明,本文所采用的组合受限空间火灾三维模拟分析模型,是一种既能实现对实际结构复杂火灾现象的模拟分析又能在一定程度上满足实际工程要求的较好分析方法。     

长大公路隧道火灾热烟气流运动规律的研究

公路隧道在给人们带来便利交通的同时,也给火灾防治带来了许多新的问题。本文以秦岭某长大单洞单向公路隧道作为研究对象,采用CFD方法对长大公路隧道发生火灾时烟流性态的发展过程进行了三维数值模拟,隧道计算区域全长200 m,横截面面积65.37 m~2,总宽度10.5 m,总高度7.2 m,火源中心位于距隧道进口100 m处。文章针对公路隧道火灾在不同的通风工况下的浓度场和速度场分布规律展开研究,为科学地制定通风方案和防火救灾措旌提供了参考依据。     

无人机视角下的林木爆燃火特性研究

森林火灾“爆燃”现象的特征是突然发生的高强度、高蔓延速度的燃烧。目前为止，关于“爆燃火”的原因还没有达成共识。以无人机视角下对林木爆燃火特性研究，以四川木里特大森林火灾为研究对象，通过分析凉山州某森林扑火部队3月31日木里森林火灾当天KWT（科卫泰）无人机航拍火场画面，结合无人机实时影像及实地调研数据，分析了峡谷地形林火蔓延时空特征，探讨了峡谷中风向风速变化时空分布规律，研究了地形变化条件下，不同海拔高度风速特征，建立了无人机倾角测量风速模型（其中为风速m·s-1，为无人机倾角°）。结果表明，高山峻岭特殊地形环境下每天4:00—12:00时间段为静风期，为峡谷林火扑救最佳时期；午后15:00—17:00和晚上20:00—22:00为山谷地形风速活跃期；仿真软件数据显示山顶、谷底与山腰不同海拔位置的风速风向不统一，谷底会产生乱流现象，且风速与海拔不存在正相关关系，小气候在复杂地形中占主导影响地位；在谷口至山谷深处的中间位置会出现气流速度的波峰状态，并易形成乱流，为爆燃火发生提供了客观必要条件。该研究可为复杂地形环境下，森林草原火灾扑救安全提供数据和技术支撑。     

基于多传感器信息融合的火灾报警器设计

火灾是人类社会经常遇到的一个灾害,它通常给人民群众带来生命和财产的损失。针对传统火灾报警器参数单一,易出现漏报、误报的问题,本文设计了一种基于多传感器信息融合的火灾报警器;该系统以温度传感器、CO浓度传感器和烟雾浓度传感器测量的现场参数为参考,通过比较器的比较送给单片机进行信息融合,当温度高度设定值时,蜂鸣器报警;在温度高于设定值,且CO和烟雾浓度高于设定值时,蜂鸣器报警并且LED灯闪烁,提示有可能有火灾发生。最终通过对系统的调试实现了对液晶显示器的显示控制和报警器的报警。仿真结果表明了系统能够及时准确的判断是否有火灾发生,具有较强的火灾预测和报警能力。     

地下车库火灾过程及消防措施的研究

采用火灾动力学模拟软件FDS对大型地下车库的火灾情景进行了数值模拟,分别讨论了隔烟卷帘、水喷淋、排烟风机以及不同措施联合作用下的消防效果。结果表明,隔烟卷帘和水喷淋都能起到良好的消防效果并且联合作用时效果更佳;而机械排烟措施则不然,它反而在一定程度上加剧了火灾的发展,与前两种措施联合作用时仍无明显效果。这说明在地下车库中,当火灾发生时,排烟系统的启动要慎重,否则可能会加剧火灾的蔓延。     

分级燃烧稳定性的数值计算

发展低NOx燃烧技术,一个主要方法是通过分级燃烧组合燃烧过程来满足工况下的低污染排放要求.实现该技术的一个关键技术是如何在运行中避免或控制非稳定振荡燃烧.通过对分级燃烧系统的非稳态数值模拟,可以看列燃烧系统动态特性不仅与每个进口的安排有关,也和频率密切相关.通过构建火焰传递函数,可以定量分析火焰动态变化的大小和它们之间的相位关系.这些结果可以帮助我们在设计和运行分级燃烧系统时,防止可能出现的振荡燃烧,实现燃烧系统在全工况下安全、高效运行.     

采用AES深度刻蚀研究不同氧气含量下短路熔痕的成分

火灾中短路发生时周围的环境气氛对短路时导线上形成的熔化痕迹特征具有决定性影响。为了探讨环境气氛中氧浓度对短路熔痕特征的影响,文章对木材、纸板、泡沫、橡胶、塑料等典型燃烧物燃烧时燃烧部位的氧气浓度进行了测定,确定了典型燃烧物燃烧时燃烧部位氧气浓度的极限条件。选择100% N₂, 10% O₂+90% N₂和20% O₂+80% N₂三种浓度的试验气体,分别在3种气体环境下进行短路实验,然后对得到的短路熔痕样品进行AES深度剖析,得出短路熔痕样品表层平均氧含量与环境氧浓度成近似线性的对应关系。因此可以根据测得的氧浓度,确定出短路发生时的周围环境气氛条件,推断其与火灾发生的关系,进一步推断火灾原因。     

北京环线岛式车站两种排烟模式对烟气流动规律的影响

本文针对北京地铁环线的一个典型岛式车站内发生火灾时两种排烟模式下烟气的流动规律进行了数值模拟研究.通过CFD方法模拟了地铁火灾时的气流场和温度分布以及烟气浓度分布,由此分析比较了当地铁站台中部发生火灾,两种排烟模式下烟气的温度分布和扩散特性.模拟结果表明,车站风机与相邻区间风机同时排烟的模式对于火灾烟气扩散的控制效果要好一些.