不同宽度和角度下木材表面火蔓延特性的实验研究

选取宽2～11 cm、厚3 mm的樟木、杉木和白木试样进行了一系列实验,测量了火蔓延速度、火焰高度、火焰温度和试样表面温度。结果表明,火焰高度随试样宽度增加而增大,并在宽度增加至某个值后不再增大;同宽度下,密度大的试样火焰高度大。放置角度为负时,不同密度试样的火蔓延速度差较小,角度为正时,火蔓延速度随角度增加而增大,且不同密度试样的火蔓延速度差变大.     

低密度EPS不同角度及厚度情况下火蔓延特性研究

本文采用小尺寸实验的方法探究了低密度EPS火蔓延及其熄灭特性,分析了密度、厚度以及角度综合因素对EPS火蔓延及熄灭的影响。研究发现:密度为6 kg/m^3的EPS,由于密度很小,材料厚度以及放置角度受到密度影响的抑制,EPS均无法被火源点燃进而进行火蔓延;而当密度为10 kg/m^3的EPS,随着材料厚度以及放置角度的增加,试样经历了从不能点燃,到短距离不稳定火蔓延,正常蔓延,以及蔓延过程中收缩性熄灭等过程。研究发现,密度为10 kg/m^3,厚度为4 cm的EPS试样,当放置角度为0°、10°、20°和30°时,能够正常蔓延,而当角度增加至40°、50°时,EPS火蔓延过程中出现了收缩性熄灭的现象.通过分析火蔓延过程收缩性熄灭机理,发现火蔓延速度与预热区的长度之间的相互竞争机制,是导致熄灭现象产生的主要原因。实验结果表明,收缩性熄灭对火蔓延速度,池火区长度以及表面火焰区火焰形态等都产生了相应的影响。     

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...     

运动状态下聚能战斗部侵彻披挂反应装甲靶板的数值模拟

运用LS-DYNA有限元程序模拟了不同横向飞行速度(150、200、300、400、500m/s)和侵彻角度(30°、45°、60°)情况下聚能战斗部对披挂反应装甲后效靶板的侵彻过程,讨论了射流所受干扰情况及其对后效靶板的侵彻结果。研究结果表明:当侵彻角度一定时,射流对靶板表面的切割长度随速度的增大而增大,且在侵彻角度为30°时增大速率最快;但射流侵彻深度随速度的增大而减小,且在侵彻角度为60°时减小速率最慢。当飞行速度一定时,射流对靶板表面的切割长度和侵彻深度均随侵彻角度的增大而减小,且表面切割长度降幅随速度的增大呈先增大后减小的趋势,在速度为300m/s时,降幅最大,为59.6%;而侵彻深度降幅随速度的增大呈先减小后增大的趋势,在速度为350m/s时,降幅最小,为39.3%。最后通过理论方法分析了数值模拟结果,论证了数值模拟方法的正确性。     

表面辐射热损失对微重力静止环境下火焰传播特性的影响

采用数值模拟方法研究了静止微重力环境中,表面辐射热损失对燃料表面火焰传播特性的影响以及表面辐射和压力对火焰传播特性的共同影响。结果表明,随着表面辐射增大,火焰传播速度减小,在考虑表面辐射后,随着压力的增大,火焰传播速度增大。采用无量纲参数分析了表面辐射对火焰传播速度的影响,进一步阐明了微重力环境下的火焰传播机理。     

疏水表面的融霜排液特性研究

本文利用化学刻蚀和硅氟烷修饰的方法制备了具有微纳二级结构的铝基疏水表面,实验研究了自然对流条件下疏水表面的融霜排液特性,观察了疏水表面上融霜过程,并分析了表面特性和结霜时间对融霜排液的影响。结果表明:水平放置的疏水表面融霜过程可分为霜晶融化、液膜形成与合并、液膜运动与收缩三个阶段;结霜工况与结霜时间相同时,竖直放置的裸铝表面、114°和145°疏水表面中,145°疏水表面融霜后的残留液量最少;结霜工况与表面特性相同时,结霜时间越长,融霜排液后的残留液量越小。     

湍流条件下煤粉颗粒群着火特性实验研究

本文搭建了平面火焰携带流反应器系统,研究了不同煤粉条件下煤粉颗粒群湍流射流着火特性。实验表明,湍流射流速度下低挥发份煤着火表现出扩散状暗红色火焰形态;随挥发分含量的增大,火焰亮度增加,并且在一定高度处发展为颗粒群群燃着火。随给粉量的增大,着火延迟呈现先减小后增大的趋势,最佳给粉浓度为0.75~1.00 kg/m~3。随粒径的减小,加热速率更快,挥发分大量析出使得火焰亮度增加;并且颗粒间的相互作用增强,更早出现颗粒群的群燃现象。     

316不锈钢在含沙两相射流中长时间冲蚀的实验研究

采用含沙射流对316不锈钢进行了20 h以上的长时间冲蚀行为研究。对三个不同冲击角度下不锈钢的质量损失和表面形貌进行了研究和分析。结果表明,冲击角度为90°时,不锈钢的质量损失最大,冲击角度为60°时,不锈钢的质量损失最小。在90°连续冲击18 h之后,不锈钢质量损失趋于平缓,几乎不再发生变化;而在75°和60°连续冲击28 h后不锈钢的质量损失仍然呈上升趋势。SEM结果表明,90°冲击下的样品表面出现多个冲击坑,75°冲击下样品表面出现划痕,60°冲击下样品表面出现的刮痕较多且较长,这与不同冲击角度时不同的磨损机理有关。冲击角较大时,石英砂颗粒对材料的破坏机理是以正碰为主,冲击角较小时,颗粒对材料的破坏机理则是犁削作用。     

射流速度和冲击角度对材料去除特性的分析

射流速度和冲击角度会影响冲击射流的动力特性,对射流抛光的材料去除面型和材料去除量有重要的影响。对冲击射流壁面流场结构进行了分析,建立了工件壁面上的速度、压力与冲击角度、射流出口速度的数学关系。在分析理想平面的基础上,重点分析了射流速度和冲击角度的变化对存在表面瑕疵的工件材料去除量的影响。结果表明:对于理想平面,当冲击角度大约为30°时,可得到理想的高斯型面型分布;对于存在瑕疵的工件表面,在小角度冲击时更有利于材料的去除;工件材料的去除量均随着射流速度的增大而增大。     

坡度条件下湍流扩散火焰形态的实验研究

本文以湍流扩散火焰为研究对象,在不同坡度及热释放速率条件下开展了火焰形态参数演化的实验研究。结果表明,当坡度在10°~15°范围内上升,火焰附着长度的增加主要是由于火焰两侧空气卷吸差异引起的压差。火焰附着长度和水平火焰长度之间呈现出较好的线性关系,火焰附着范围可通过火焰长度及火焰倾斜角来表征。当坡度为0°和40°时,无量纲火焰长度和无量纲热释放速率之间满足幂律关系;相对于坡度为0°时,40°时火焰长度随热释放速率的增长速率较为缓慢。     

低能Kr+离子束诱导蓝宝石晶体实验研究

使用微波回旋共振离子源制备蓝宝石(A向)自组织纳米结构,研究不同入射角度下Kr+离子束刻蚀蓝宝石表面形成的自组织纳米结构及其形成过程.采用等离子体与离子束刻蚀设备在不同入射角度下对蓝宝石样品表面进行刻蚀并通过Taylor Surf CCI2000非接触式表面测量仪和原子力显微镜分别对刻蚀后的蓝宝石样品的刻蚀速率及表面形貌进行分析.研究表明:当离子束能量为400eV,加速电压为200V,离子束流密度为310μA/cm2时,小角度入射下,蓝宝石样品表面出现纵向尺度较小的有序点状纳米结构;随着入射角度的增加,样品表面形成条纹状纳米结构,30°时形成短程有序且纵横比为0.87的条纹状结构;入射角度继续增加,纵向高度减小直至纳米结构消失;当角度达到60°附近,蓝宝石表面又出现条纹状结构,70°时形成了短程有序且纵横比为1.07的条纹状结构.自组织纳米结构的形成先以"岛状"形式出现,随后岛上生长出条纹状纳米结构,随着刻蚀时间的增加,岛状条纹结构纵向尺度增大且有序性增强,纳米结构的横向周期不变.     

森林火行为计算机模拟的尝试

森林火灾是灾害性的复杂燃烧现象,通常分为地下火、地表火和树冠火。地下火在地下可燃物诸如泥煤、有机土壤中以焖烧极缓慢地蔓延;树冠火是火焰锋在树木顶部推进,特点是火强度大,蔓延迅速,它是大火灾环境中活跃的火行为;地表火则是在森林地表植被诸如荒草、灌木上蔓延,是最常见的林火现象。     

一种低湍流扬尘方法的实验研究

对一种新型扬尘方法在垂直管道中形成的扬尘湍流特性进行了测量,在此基础上,观察和测量了玉米粉尘火焰向上传播的过程,讨论了湍流对火焰特性的影响。新方法产生的扬尘湍流强度相当低,随时间衰减缓慢,扬尘湍流的积分尺度随着时间增大,约为2 cm到3 cm。实验中观察到两种粉尘火焰:湍流火焰和层流火焰,火焰形态转变对应的点火延迟时间约等于1．1 s,即粉尘云湍流运动强度为10 cm／s,湍流火焰传播速度明显大于层流火焰。     

高速高负荷压气机叶栅损失特性实验研究

实验测量了某高速高负荷压气机叶栅两个马赫数(0.5884和0.5)下-8°、-6°、-4°、-1.69°、0°、2°、4°和8°共8个攻角的栅后流场,分析了其损失特性随着攻角的变化规律。结果表明:设计马赫数0.5884下,该叶栅低总压损失系数对应的攻角范围较小,随着攻角往两端偏离最优攻角,叶栅损失很快就急剧增加;从2°到4°攻角,流场结构发生了改变,近叶中区域也开始发生了较大的分离,而近端区的角区分离反而减小,使得总压损失未迅速增加,而是基本不变;随着攻角进一步增大到8°,发展成了全叶高的大尺度分离流动,尾迹速度亏损急剧增大,总压损失也急剧增大。     

旋流非预混燃烧火焰流动特性的实验研究

利用粒子图像速度场测量技术(PIV)对不同工况下的旋流非预混燃烧流场进行了测量,考察不同燃空速度比下旋流火焰的流动特性.结果表明,轴向截面上径向平均速度流场以燃烧器轴线呈中心对称,轴向平均速度、轴向脉动速度和径向脉动速度沿燃烧器轴线成对称分布,且轴向平均速度和轴向脉动速度的最大值出现在轴线处.随燃空速度比的增大,轴向平均速度和脉动速度增大,随着与燃烧器表面的距离增加,流场截面上轴向平均速度和脉动速度差异不断减小.     

含复合添加剂N2-双流体细水雾抑制乙醇火焰强化研究

细水雾扑灭油池火初期会出现火焰强化现象,这在一定程度上影响了细水雾灭火技术的安全性。本文研究了含复合添加剂N2-双流体细水雾对乙醇火的灭火有效性,从火焰温度、灭火时间和燃烧场流场结构特征三个方面,分析其对细水雾灭火火焰强化现象的抑制作用。实验结果表明:四种工况灭火效率从高到低分别为含KQ溶液N2-双流体细水雾>N2-双流体细水雾>含6%氟表面活性剂N2-双流体细水雾>Air-双流体细水雾;在含复合添加剂KQ溶液N2-双流体细水雾作用下,火焰强化现象几乎消失,同时表现出良好的控火效果,其原因是N2作为驱动气体则能预先稀释燃烧室内可燃气体浓度,降低火焰燃烧速率;而在氟表面活性剂与金属钾盐添加剂耦合作用下,有利于降低雾滴粒径,加快细水雾的蒸发与金属K离子的析出,从而提高了化学灭火和物理灭火作用。因此,KQ溶液N2-双流体细水雾灭火效率和控火能力大大提高。研究结果将为提高细水雾灭火技术的安全性提供指导。     

直流电场作用下生物柴油液滴的雾化特性和燃烧特性研究

设计搭建了电场作用下燃油液滴燃烧实验装置,对比了不同电压下生物柴油液滴的形态演变、变形程度、子液滴等行为,分析了不同电压下液滴火焰形貌演变、火焰尺寸等燃烧特性及最高液滴温度变化。结果表明,电压为3 k V和4 k V的电场会诱发生物柴油液滴产生锥射流,其破碎生成子液滴,尺寸范围为20～120μm,速度基本低于2.5 m·s^-1;受电场对火焰和液滴的综合影响,火焰变化主要表现为高度减小、宽度增大,纵横比减小;电压为1 k V和2 k V的电场降低了最高液滴温度,而当电压增加至3 k V和4 k V时最高液滴温度增加。     

窄通道内热薄燃料表面火焰传播特性研究

利用实验和数值模拟对微重力和常重力条件下高度为14mm和10mm的窄通道内热薄纸张表面火焰传播特性进行了研究。不同重力条件下窄通道内火焰传播速度随气流速度变化的规律符合得较好,说明地面窄通道实验能够模拟微重力条件下材料表面火焰传播的主要特征。地面窄通道中浮力流动速度的最大值约为5cm／s,与常规实验通道（高度较大）相比...     

直流电晕充电下环氧树脂表面电位衰减特性的研究

介质材料表面电荷的积累和衰减行为是制约众多高压直流电力设备研制的关键因素. 薄片状介质试样的表面电荷密度与表面电位近似呈线性关系, 因此常通过表面电位衰减行为研究表面电荷的衰减特性. 基于电晕充电、表面电荷沉积和脱陷、介质体内单极性电荷输运等3个物理过程, 建立表面电位动态响应的物理模型. 通过计算环氧树脂的表面电位衰减行为, 得到栅极电压、相对介电常数和体电导率等对其表面电位衰减特性的影响. 栅极电压越高, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂材料参数典型值(相对介电常数3.93, 体电导率10^-14 S· m^-1)下, 归一化表面电位的衰减速率随时间变化的曲线可拟合为分段幂函数, 其中, 分段幂函数的特征时间、指数系数与栅极电压分别呈幂函数和线性变化关系. 相对介电常数越大, 表面电位的衰减速度越慢; 环氧树脂相对介电常数典型范围(3–4)内, 表面电位衰减时间常数由1720 s增大到2540 s, 两者呈线性关系. 体电导率越大, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂体电导率典型范围(10^-15–10^-13 S· m^-1)内, 表面电位衰减时间常数由24760 s 减小到260 s, 两者呈幂函数变化关系.     

窄通道内热厚材料表面火焰传播的实验研究

利用高度为14 mm的水平窄通道对微重力条件下聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚乙烯(PE)塑料材料表面的火焰传播进行了地面实验模拟研究。在环境气体氧气浓度为30%和50%、低速气流速度小于15 cm/s的实验条件下,实验测量了窄通道内材料表面火焰传播速度随气流速度的变化,它们与微重力下热厚材料火焰传播速度的理论预测结果符合得相当好。分析认为,窄通道能够有效地限制浮力对流,提高燃料表面固相热辐射在火焰传播中的相对作用,从而提供模拟微重力下热厚材料表面火焰传播特性的实验环境。