离散分布多火源耦合燃烧动力学特性与规律研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51206191
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0604.燃烧学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Group fires, generated by the burning of discrete combustible materials, can easily develop into urban or wildland mass fires in practice,with great growth of burning intensity. Multiple fires burning is the fundamental process involved in group fires, in which the fires generally have significant influence on each other due to two major fire interaction effects -the air entrainment restriction and radiation heat feedback enhancement. Due to the fire interaction effects, multiple fires burning may lead to extreme fire behaviors such as fire merging and fire whirl, and especially, the data and theory for single fires cannot be directly extra polated to multiple fires. For specific fire source conditions, the interaction effects among fires mainly depend on the fuel distribution conditions such as fire spacing and number of fire points. Therefore, the experiments of multiple discrete fires are designed to study the development and mutation of free burning group fires. For specific fire source conditions, the combustion characteristics, such as burning rate of each fire point, temperature, radiation flux and flame height, will be measured under different fuel types and distribution conditions such as fire spacing and number of fire points. Fire merging phenomenon also will be observed from the video. Based on these experimental data, the time variation and spatial distribution of multiple fires burning behavior can be analyzed. Radiation heat feedback enhances the flame length and burning rate of each fire point and also is affected by the flame state and burning intensity. The dynamic coupling mechanism can be discussed according to the analysis of multiple fires burning behavior and a experimental model to calculate the total radiation heat of burning area will be developed founded on combustion models of single pool fire. Further, based on the experiments and thermal radiation model, numerical simulation is intended to explore the key factors controlling the developing process of multiple fires burning, and some new criteria will be developed to identify the conditions for fire merging and identifying the conditions for fire spreading from burning multiple fire points to nearby discrete fire sources due to thermal radiation. This project is very significant to understand the combustion dynamics of multiple fires in depth, and can provide scientific support for the preventing and controlling of group fires.
群发性火灾,是离散分布的可燃性材料同时燃烧而形成的火灾场景,此类火灾的发展过程中,易发生多火源耦合燃烧现象,引起火灾强度的剧烈变化,形成城市或森林区域大火,造成重大火灾损失。因此,针对群发性火灾的发展与突变问题,以散布火源为研究对象,开展火阵列自由燃烧模拟实验。对于既定的火源,获取不同燃料种类和离散分布特征(火源数目和火源间距)条件下燃烧域内各火源燃烧速率、温度场、辐射热流和火焰高度等燃烧特性表征量,并以此分析各特征量随燃烧时间的变化趋势和在燃烧空间上的分布特征,揭示燃烧区域辐射热流、火焰形态、燃烧速率间耦合作用机制,并基于池火燃烧模型构建多火源燃烧总热辐射经验模型,开展数值模拟并结合实验和辐射模型探讨多火源燃烧时空演化过程关键影响因素,从而提出火焰融合现象和热辐射导致燃烧蔓延的临界条件。本项目对于深入理解多点火源耦合燃烧动力学演化规律有重要意义,可为群发性火灾的预防与控制提供科学指导。

结项摘要

群发性火灾,是当空间多处区域离散分布可燃性材料由其他类型的灾害或火灾蔓延诱发而发生燃烧的火灾场景,此类火灾发展过程中,易发生多火源耦合燃烧现象,引起火灾强度剧烈变化,形成城市或森林区域大火,造成严重的损失。离散多火源燃烧描述的是群发性火灾基本燃烧过程,考察的重要问题是群发性火灾如何向城市和森林区域大火突变。.因此,针对群发性火灾的发展与突变问题,本项目以离散分布火源为对象,主要采用小尺度离散火阵列自由燃烧实验模拟方法对其燃烧特性进行研究,分析不同火源中心距离和阵列大小条件下火源燃烧速率、温度和辐射热流随燃烧时间变化趋势及在空间域上的分布特征,探索火焰融合现象诱发临界判别方法和条件,并基于单一池火燃烧理论发展离散火源总辐射热和各火源燃烧速率计算方法,重要研究结果如下。.本研究首先对离散多火源燃烧特征量变化规律进行了定性分析。对火源燃烧速率、温度和辐射热流密度随燃烧时间变化趋势的分析结果表明,燃烧速率存在近似平稳段,而受燃烧环境变化影响,燃烧区域温度和对外辐射热流密度随燃烧发展达到峰值后逐渐衰减。对火源燃烧速率随离燃烧中心距离及不同大小阵列内中心火源燃烧速率随燃料面比率变化规律的分析结果表明,受所处阵列空间方位影响,中心火源燃烧速率远大于边缘火源;受火焰融合程度和燃烧耦合作用机制竞争影响,燃烧速率随空间位置变化幅度存在突变点。研究还发现对于给定大小火阵列,燃烧周围任意点所受辐射热与燃料面比率成正比。.本研究提出了基于无量纲火源间距和燃烧区域温度场分布特征的两种火焰融合现象判别方法,离散火源中心间距是火焰融合诱发及融合程度主要影响因素,D*=4是等距多火阵列火焰融合临界点,但该条件与火源数目有关,火源越多,其值越大。.本研究发展了基于池火热辐射理论的离散火源总辐射热计算方法并通过实验和数值模拟进行了验证。研究认为离散多火源周围任意点所受辐射热流密度qm=Qtotal(4πlm-2),燃烧总辐射热Qtotal=0.279HcBRtotal。该研究还基于燃烧传热阻碍理论,将多火源耦合燃烧分解成外加辐射热流使各自由燃烧火源燃烧速率增大过程,并推导出离散分布各火源燃烧速率定量计算方法,该方法目前正在通过实验结果总结验证中。.本研究定性和定量描述了离散分布多火源燃烧特性,丰富了燃烧基础理论,进一步理解了群发性火灾基础燃烧过程和发展突变规律,对这类火灾预防、控制与扑救有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于未确知测度理论的薄基岩厚松散含水层下煤层安全开采区域划定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    采矿与安全工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾佳龙;刘琼;黄锐
  • 通讯作者:
    黄锐
石油库油罐防火间距探析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国安全科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    常章玉;刘琼;黄锐
  • 通讯作者:
    黄锐
Multiple fire interactions: A further investigation by burning rate data of square fire arrays
多重火灾相互作用:通过方形火灾阵列燃烧率数据进行进一步研究
  • DOI:
    10.1002/cptc.202200194
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Proceedings of the Combustion Institute
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Deng; Zhihua;Yao; Bin;Zhu; Jiping;Satoh; Kohyu
  • 通讯作者:
    Kohyu
石油库油罐防火间距探析
  • DOI:
    10.1109/tbcas.2009.2034138
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国安全科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    常章玉;刘琼;黄锐
  • 通讯作者:
    黄锐
阵列燃烧诱发火焰融合的判据及其可行性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国安全生产科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    常章玉;刘琼;黄锐
  • 通讯作者:
    黄锐

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实验血管内壁动态剪切应力的数值获取
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  • 期刊:
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  • 作者:
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42硒蛋白R抑制铜离子介导的Aβ聚集和细胞毒性
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭明;陈平;都秀波;刘琼
  • 通讯作者:
    刘琼

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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