开口火溢流的火焰宽度与厚度演化规律与模型研究

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1、令翁苓在桌大彥硕士学位论文目开口火递波的火福觉度与厚度漬化规律与模型研先作者姓名外维学科专业安全科■学与工程‘■技■华教援完成时间二—力硕士学位论文开口火溢流的火焰宽度与厚度演化规律与模型研究作者姓名：邱曾维学科专业：安全科学与工程一导师姓名：胡隆华教授完成时间：二一五年五月UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster'sdegreeStudiesonevolutionandmodelofflamewidthanddept

2、hofejectedflamefromventilationcontrolenclosurefireAuthor'sName：：：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宄工作所取得的成果。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宄所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名签字日期：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

3、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。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。公开口保密（一年）作者签名：可嗜砵导师签名：签字日期：签字日期：如摘要摘要随着建筑技术的发展与城市化进程的加快，高层建筑越来越多地出现在人们的生活中。由于高层建筑的巨大高度与特殊结构，使得高层

4、建筑火灾表现出与其他形式的火灾不一样的特征，如蔓延迅速，扑救困难，人员撤离难度大等。建筑室内火灾发生至轰燃阶段后，高温羽流以及未完全燃烧的可燃气体从窗洞或者门洞中溢出，其中的可燃物质接触到室外新鲜空气后，开始剧烈的室外燃烧，形成建筑外立面开口火溢流现象。开口火溢流往往会导致建筑外立面可燃物被点燃，使得火灾向建筑物上部蔓延，造成巨大的人员伤亡与财产损失。因此，研究幵口火溢流现象对于高层建筑火灾防治具有重要意义。前人对于开口火溢流的研究多种多样，研究重点多放在燃烧室内部的燃烧，燃烧室外溢流火焰的高度，温

5、度分布，热流与辐射等方面。对于火焰迹线，火焰宽度等开口火溢流的形态特征参数也有涉及，但是缺少定量研究；对于有环境风作用下，单开口的火溢流的形态，也缺乏足够的重视。实际上，描述火溢流形态特征的相关参量如火焰宽度，火焰厚度，以及其最大值和出现的位置，对于明确幵口火溢流作用于建筑物外立面的范围，指导防火安全设计等都具有十分重要的意义。因此，本文研究的主要内容为幵口火溢流的火焰宽度与厚度的演化规律与模型。本文主要通过缩尺寸实验研究与理论分析相结合的方式来进行研究。研宄主要参数主要包括：无环境风作用下，建筑外

6、立面幵口火溢流的火焰宽度、火焰厚度演化规律，最大火焰宽度，最大火焰厚度以及两者出现的位置，以及有正面水平环境风作用下，单幵口建筑外立面开口火溢流形态特征的新变化规律。分别使用了两套不同尺寸的缩尺寸建筑外立面幵口火溢流模拟实验台，使用了风洞设备模拟正面水平环境风，利用液化石油气与多孔气体燃烧器作为模拟火源，利用数码摄像机捕捉火焰形态特征，对火溢流的形态特征进行了一系列研宄。通过对实验数据与理论模型的分析，发现了在无环境风作用下，火溢流的火焰溢出高度较中性面较低，位于左右（为窗口高度；发现了溢流火焰随着

7、窗口宽高比的不同呈现两种不同的形态：贴壁火焰与半轴对称火焰，并发现了两种不同羽流形态下，火焰宽度与火焰厚度随竖直高度的演化规律；发现了最大火焰宽度与最大火焰厚度，以及两者发生的位置的明确数学表达式。通过展开环境风作用下的实验研宄与理论分析，发现了在水平环境风作用下火溢流的持续连续溢出转变为非连续溢出的现象；发现了随着开口的通风因子的不同，外部火焰的厚度对环境风的敏感度不同；发现了随水平环境风风速的增大，摘要外部贴壁羽流向半轴对称羽流转变的趋势；发现了火焰最大厚度及其发生的位置随着开口通风因子的不同，

8、呈现出不同的变化趋势：发现当窗口的宽高比『时，火焰的最大厚度随着风速的增加而增加；当窗口的宽高比时，火焰的最大厚度随着风速的增加先增大后减小；并最终探讨了有水平环境风作用时，最大火焰厚度及其出现的位置与特征长度的无量纲关系。关键词：建筑外立面，火溢流，火焰宽度，火焰厚度，水平环境风，特征长度，通风因子AbstractABSTRACTRecentyearshavewitnessedtherapidemergenceofhigh-risebuildings,duetoth