傾斜條件下矩形開口氣體射流火火焰特性研究.pdf

1、隨著天然氣產業在我國的發展，作為基礎設施的天然氣管網系統的建設也日益加快。但是由于我國天然氣資源與市場之間跨度大、管道沿線地理環境惡劣等因素的影響，在利用管道進行天然氣輸運的過程中，天然氣泄漏事故時有發生。由此造成的火災及爆炸事故給社會的安定和人民的人身和財產安全造成了極大的威脅。
　　由于天然氣管道屬于壓力管道，在運輸過程中一旦泄漏的天然氣遇電火花或者明火，就會形成氣體射流火。有關氣體射流火的研究開展的較早，特別是在火焰溫度、火

2、焰高度、火焰輻射等方面，前人已經取得了一定的進展，相關的理論也較為成熟。但是這些研究關注的主要是豎直或水平方向的軸對稱火源，對傾斜條件下以及不同開口特征的氣體射流火的研究少有開展。然而在現實生活中，天然氣泄露時氣體噴出的角度以及泄漏口的形狀是多種多樣的。不同的噴射角度和開口特征，會導致氣體射流火的火焰特征發生改變。因此，研究不同傾斜角度下不同長寬比矩形噴口氣體射流火的火焰特征，對火災防治技術的研發和火災動力學理論的完善具有重要的意義。<

3、br>　　因此，本文利用一系列自制的矩形噴口，對傾斜條件下不同長寬比矩形火源的火焰特性進行了實驗研究和分析。主要研究內容包括:
　　首先，利用長寬比從1∶1過渡到1∶16且截面積相等的矩形噴口研究了傾斜條件下不同開口特征矩形火源火焰長度的特性。證明了Quintiere和Grove所提出的描述矩形火羽流火焰長度的關系式在傾斜條件下的適用性，并通過數值擬合得到了每一個實驗工況下較為精確的與卷吸系數相關的參數C1的值，研究了在兩種不同放

4、置方式下C1的分布特點。建立了可以直接求解任意傾斜角度下不同長寬比矩形火源火焰長度的顯式模型。利用獲得的實驗數據對前人提出的顯示數學預測模型在傾斜條件下的適用性進行了驗證。
　　其次，研究了不同長寬比條件下的矩形火源在不同火焰傾角下其中心軸線的溫度分布情況。發現火焰中心軸線溫度隨熱電偶在中心軸線上的相對位置呈現出三段式分布，并研究了矩形火源火焰軸向溫度平穩階段相對位置區間隨長寬比和火焰傾角的分布規律。通過用虛點源對矩形火焰豎向高度