论文部分内容阅读
本文开展了甲烷-空气预混气体火焰在管道内传播至管口时与水膜相互作用的研究,采用实验研究与理论分析相结合的方法,研究火焰与水膜相互作用的现象。 本文在长1000mm的方形(30mm×30mm)实验管道上,首先对预混火焰穿过障碍物的过程进行了一系列实验研究,通过高速摄像仪和纹影仪获得了清晰的火焰流场照片,准确地记录了火焰的变化过程,了解火焰从产生到发展的动态过程。障碍物的形状及在燃烧室中的摆放位置均会影响火焰的形状、传播速度和周围流场的变化。故本文采用阻塞比相同但长度不同的螺旋状铁丝障碍物固定于燃烧管内的同一个位置,分析了各个障碍物作用下火焰的流场变化及传播过程中超压和速度的变化。 在原有的实验装置基础上,设计增加了水膜产生装置。实验共准备了2mm、4mm、6mm以及8mm不同厚度的出水槽,使火焰与不同厚度的水膜相互作用,从而达到实验目的。通过改变水膜厚度和火焰速度,用纹影照相方法拍摄火焰与水膜相互作用的流场变化照片,找出水膜能够阻挡或延缓火焰传播的临界值。水膜具有较强的阻挡火焰穿过的特性,在相互作用的初始时刻,它的表现类似于固壁,但当局部突破后,就会变形破碎雾化。 预混气体点燃后,火焰在管内加速传播冲出管外,触发管外安置的压力传感器,产生的压力与时间信号通过适配器接收,经过数据采集器转换后由计算机储存、处理及输出,得到压力随时间变化的曲线,计算压力-时间曲线中压力开始升起至到达波峰后压力减小的这段压力与时间轴所围城的面积,即为单位面积上的冲量(称为表冲量)。由于每个传感器的表面积是相同的,故本文研究的表冲量的传播变化规律即为管外冲量场的变化规律。计算了预混气体冲出燃烧管外冲量的数值,同时计算了火焰与水膜相互作用时的单位面积上冲量值。 本文主要研究预混火焰的燃烧特性以及与水膜相互作用时的流场变化,初步定量分析水膜对预混火焰抑制作用,从而为消防火灾的预防和控制提供理论依据和数据支持。