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方形池火燃烧特性数值模拟研究汇报人：2024-01-12

引言方形池火燃烧特性理论分析数值模拟方法及模型建立方形池火燃烧特性数值模拟结果分析不同参数对方形池火燃烧特性的影响研究结论与展望

引言01

方形池火作为常见的火灾形式，研究其燃烧特性对于火灾安全具有重要意义。火灾安全工程应用学术价值方形池火燃烧特性的数值模拟研究可以为工程应用提供理论支持，指导防火设计和火灾救援。通过对方形池火燃烧特性的深入研究，可以推动火灾科学领域的发展，提高人们对火灾过程的认识。030201研究背景和意义

123国内在方形池火燃烧特性方面已有一定的研究基础，但主要集中在实验研究和经验公式推导方面。国内研究现状国外在方形池火燃烧特性方面开展了大量的实验和数值模拟研究，取得了一系列重要成果。国外研究现状随着计算机技术的发展和数值模拟方法的不断完善，未来方形池火燃烧特性的研究将更加注重精细化、多维化和实用化。发展趋势国内外研究现状及发展趋势

研究目的本研究旨在通过数值模拟方法，深入探究方形池火的燃烧特性，为火灾安全提供理论支持。研究内容本研究将建立方形池火燃烧的数值模型，分析不同参数（如燃料类型、燃料厚度、环境风速等）对燃烧特性的影响，揭示方形池火燃烧的内在规律。同时，将通过与实验结果的对比验证数值模型的准确性和可靠性。研究目的和内容

方形池火燃烧特性理论分析02

燃烧三要素燃烧必须具备可燃物、助燃物和点火源三个基本条件，缺一不可。链式反应燃烧是一种链式反应，自由基的引发、传递和终止构成了燃烧反应的机理。燃烧速度燃烧速度取决于可燃物与助燃物的混合程度以及反应本身的化学动力学特性。燃烧基本理论030201

方形池火燃烧区域形状为矩形，长宽比接近1，火焰高度和温度分布相对均匀。形状特点方形池火燃烧相对稳定，火焰不易出现闪烁和跳动现象。燃烧稳定性方形池火燃烧产生的热辐射强度较高，且辐射范围较广。热辐射特性方形池火燃烧特点

可燃物的种类、热值、挥发分含量等性质对燃烧特性有显著影响。可燃物性质助燃物（如氧气）的浓度直接影响燃烧速度和火焰温度。助燃物浓度点火源的能量大小决定了燃烧反应的初始速度和火焰传播速度。点火源能量环境温度、压力、风速等环境因素也会对燃烧特性产生影响。例如，风速较大时，火焰会被吹偏或熄灭。环境因素影响燃烧特性的因素

数值模拟方法及模型建立03

有限体积法01将计算区域划分为一系列不重复的控制体积，并使每个网格点周围有一个控制体积，将待解的微分方程对每一个控制体积积分，便得出一组离散方程。有限元法02把计算域离散剖分为有限个互不重叠且相互连接的单元，在每个单元内选择基函数，用单元基函数的线形组合来逼近单元中的真解。有限差分法03将求解域划分为差分网格，用有限个网格节点代替连续的求解域，然后将偏微分方程的导数用差商代替，推导出含有离散点上有限个未知数的差分方程组。数值模拟方法介绍

模型建立根据方形池火的几何形状和尺寸，建立三维数学模型。考虑燃料类型、燃烧速率、热辐射等因素，选择合适的物理和化学模型来描述燃烧过程。网格划分采用合适的网格类型和尺寸对模型进行离散化。对于方形池火这类复杂流动和燃烧问题，通常使用非结构化网格以更好地适应不规则的几何形状。在关键区域如火焰面和燃料表面附近加密网格以提高计算精度。模型建立及网格划分

边界条件和初始条件设置边界条件根据实验条件或实际情况设置模型的边界条件。例如，设置燃料表面的温度、速度、组分浓度等边界条件；设置周围环境的压力、温度、氧气浓度等边界条件。初始条件设定模型的初始状态，包括燃料和氧化剂的初始温度、压力、速度、组分浓度等。这些初始条件对燃烧过程的模拟结果具有重要影响，需要根据实际情况进行合理设置。

方形池火燃烧特性数值模拟结果分析04

方形池火燃烧时，高温区域主要集中在火焰中心，温度随高度增加而逐渐降低。火焰高温区域从火焰中心到边缘，温度梯度逐渐减小，呈现出明显的层次性。温度梯度变化燃料类型、燃烧速率、环境风速等因素会对温度场分布产生影响。影响因素温度场分布规律

在火焰中心，由于燃烧产生的热量使得气流上升速度较快。上升气流速度方形池火燃烧时，在火焰周围会形成涡旋结构，影响速度场分布。涡旋结构燃料类型、燃烧器结构、环境风速等会对速度场分布产生影响。影响因素速度场分布规律

氧气浓度分布氧气作为助燃剂参与燃烧反应，在火焰中心氧气浓度较低，而在火焰周围氧气浓度较高。燃烧产物浓度分布燃烧产生的二氧化碳和水蒸气等产物在火焰中心浓度较高，随气流上升而扩散到周围空气中。燃料浓度分布燃料在燃烧过程中逐渐消耗，浓度从燃料表面向火焰中心逐渐降低。组分浓度场分布规律

不同参数对方形池火燃烧特性的影响研究05

燃料类型对火焰高度的影响不同燃料类型在燃烧过程中产生的火焰高度不同，如汽油、柴油等燃料在燃烧时火焰高度较高，而木材、纸张等固体