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燃烧拖曳与辐射影响下压缩空气泡沫的铺展运动与抑制火焰机理

批准号:
52076201
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
方俊
依托单位:
学科分类:
燃烧学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
方俊

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
化工园区储罐的初期火灾易快速发展为全液面火灾、群罐火灾,航空母舰加油坞、舰载机中储藏、携带的航空煤油火灾威胁大。目前储罐、池火灭火事故处置指挥难度大,缺少科学的辅助决策支持。. 压缩空气泡沫是国内外大型油罐、航空母舰灭火的高效灭火剂。国内外已有相关研究主要集中于泡沫性能参数或灭火工程参数,灭火理论模型较为简单,但缺乏将泡沫的非牛顿粘性流体的属性特征,结合流动、传热、传质、燃烧的耦合过程,综合考虑进行研究。. 因此,本项目拟针对压缩空气泡沫灭液体火,分析非牛顿粘性泡沫流体、火焰、燃料之间非稳态传热、流动与燃烧的关键科学问题,揭示燃烧火焰的拖曳效应与热辐射反馈对泡沫铺展行为的影响机制,分析泡沫铺展过程中火焰拉伸速率的变化特征,给出泡沫抑制燃料输运的机理与燃烧熄灭的临界条件与特征参数。项目研究对于新型泡沫灭火剂的研制开发、性能评价,以及灭火标准、辅助决策的制定,具有极其重要的实际意义。
英文摘要
The early fire of the storage tanks in the chemical industry park can easily develop into a full liquid level fire or a group tank fire. The fire caused by the jet fuel carried in the aircraft hangar poses a great threat to a carrier. Up to now, tank or pool fire was mostly extinguished without effective mitigation method and scientific support.. Compressed air foam is a new effective extinguishing agent. The available research has mainly focused on foam performance characteristics or engineering parameters. The theoretical model is relatively simple, however lacking the comprehensive consideration of the characteristics of non-Newtonian viscous fluids, the coupling process of flow, heat and mass transfer and combustion.. Therefore, aimed at the compressed air foam to extinguish liquid fuel fires, this project will analyze the key scientific issues of the non-steady-state heat transfer, flow, and combustion between the non-Newtonian viscous foam, flame, and fuel. And reveal the drag effect and thermal radiation feedback from the flame upon the foam spreading behavior, analyze the flame stretch rate during the foam spreading, and give the inhibition mechanism of hindering the fuel transport, as well as the critical conditions and characteristic parameters at extinguishing. The project research has extremely important practical significance for the research and development of new foam agents, performance evaluation, and the formulation of fire extinguishing standards and auxiliary decision-making.
项目面向化工园区和大型舰船液体燃料火灾防控,针对压缩气体泡沫灭火过程中的泡沫质量损失与铺展、抑制燃料输运、熄灭火焰等现象,开展了实验与理论研究。主要研究包括:(1)升级改造了压缩气体泡沫灭火实验平台,并通过测量泡沫表面张力和析液速率等泡沫特征参数,对压缩空气泡沫进行了表征,揭示了稳定外加辐射和高温燃料条件下的泡沫质量损失机制。同时,建立了泡沫铺展过程拖曳作用下剪切力、燃料层厚度、驱动力和辐射热反馈之间的理论关系,揭示了辐射热反馈和燃料层流动特征对泡沫铺展的影响机制;(2)揭示了泡沫灭火过程特征参数的变化规律与火焰拉伸效应的作用机制,首次发现火焰温度、面积、频率和燃烧速率的变化在整个灭火时间内存在三个单调区域和两个时间延迟的特殊现象,明晰了泡沫施加后火焰拉伸、Rayleigh-Taylor不稳定性等对火焰特征参数非单调变化、时间延迟的作用机理;(3)在此基础上,揭示了泡沫抑制燃料纵向和横向输运的机理,建立了结合燃料扩散系数、泡沫边界层厚度与修正Spalding B 数的液相临界燃烧速率参数,以及结合拉伸速率的气相Damkohler数临界参数,阐明了N2、CO2等不同惰性发泡气体泡沫熄灭液体燃料火焰的内在竞争机制。这些研究为深入理解压缩气体泡沫抑制液体燃料蒸发与熄灭火焰的机理,发展化工园区和大型舰船液体燃料火灾防控的技术,提供了重要的实验与理论支撑。
微重力强迫对流条件下高温导线过载着火与火蔓延机制
  • 批准号:
    51576186
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    方俊
  • 依托单位:
微重力强迫对流条件下火灾与非火灾颗粒群光散射规律与反演识别方法
  • 批准号:
    51074147
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    方俊
  • 依托单位:
西藏低压缺氧环境对火灾烟气探测的影响机理
  • 批准号:
    50706049
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    方俊
  • 依托单位:
国内基金
海外基金