外界风下低动量湍流射流扩散火焰图像特征与燃烧特性-安全科学与工程专业论文.docx

研究生优秀毕业论文中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：叠邀签字日期：d盘厶∑l中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。必威体育官网网址的学位论文在解密后也遵守此规定。口公开口必威体育官网网址(——年)作者签名：叠遂导师签名：之公签字日期：塑盘、6，l签字日期：摘要摘要能源、石化产业的快速兴起，使得燃气管道遍及城市各个角落；这些管道在给人类带来便利的同时，也增加了气体泄漏及火灾、爆炸事故发生的危险性。燃气管道一旦泄漏并发生火灾，将会威胁到周边的人员安全和造成重大的财产损失。管道发生失效泄漏时，会形成气体射流；如果在泄漏口处被点火源点燃，则将形成气体射流火焰；而这些火焰的燃烧基本是在外界通风条件下进行的，其行为与静止空气下的燃烧有较大的差异。因此研究外界风作用下气体射流火燃烧参量的变化，如火焰形态、火焰脉动频率、辐射强度等，将为火灾探测报警、火灾扑救提供有力的实验及理论依据支持。因此，本文一方面结合相关基础理论，建立射流扩散火焰图像特征和燃烧特性与外界风速、气体射流出口速度(燃料质量流量)问的理论关系式；另一方面，选取典型燃料丙烷为对象，以大型燃烧风洞为平台开展一系列实验，研究外界风下丙烷湍流扩散火焰图像特征和燃烧特性的变化趋势。火焰图像特征包括火焰形态、火焰长度、火焰倾斜角度与脉动频率。将火焰形态分为Non-liftedflame和Liftedflame两大类；Non．1iftedflame主要依据射流出口速度和外界风速两者的动量通量比进行细分；而Lifted flame的出现条件，与外界风速和射流出口速度有关，且射流出口速度起主导作用。火焰长度与火焰倾斜角度的变化主要由燃料射流出门速度INJ,I,界风速两者共同作用的结果；在所研究的风速范围内，外界风对火焰具有拉长作用，风速越大，火焰长度增加，火焰倾斜越明显，火焰倾斜角度越大。在现有的关于火焰长度的模型上，发展出无量纲火焰长度与外界风速、射流出口速度之间的关系；运用类比思想，通过引入弗劳德数，定性建立了火焰倾斜角的关系。外界风条件下，横向风速会对火焰流场结构产生影响，使得脉动现象变得更加复杂。从火焰辐射和火焰温度出发，研究火焰燃烧特性。实验研究了外界风下不同位置处火焰辐射通量的变化：探讨了外界风下火焰辐射分数测量模型公式；通过对火焰形状及火焰辐射进行相关假设，结合前人研究基础，建立了外界风速、燃料质量流量与火焰辐射分数之间的关系式，并结合实验数据，发现其吻合性较好。火焰温度随射流速度的增加而呈微小下降趋势；在一定外界风速范罔内，外界风使得空气卷吸率增大，但同时又会加速流场问的换热能力，因此使得在外界风下，火焰温度的变化趋势变得更加复杂，其内在关系，仍有待进一步深入研究。关键词：外界风速湍流扩散火焰射流出n速度图像特征辐射分数摘要IIAbstractABSTRACTWiththerapiddevelopmentofenergyandpetrochemicalindustry,gas pipelinesspreadallovertheurbanareas．Whilebringingmuchbenefitandconveniencetohumanlife，thesepipelinesalsoincreasesomepotentialrisks，suchasfireexplosionaccidentscausedbygasleakage．Oncetheaccidentsoccurred，personnelsecuritywouldbethreatenedandhugepropertylosseswouldbecaused．Gasjetwouldbeformedifgasleaksoutfromthepipelines．Andoncethegasjetisignitedjetdiffusionflamewouldbegenerated．Thebehavioroftheseflamesisusuallyaffectedbythecross—wind，whichisdifferenttothatinthestill-air．Hence，itwouldcontr