环境风作用下聚氨酯泡沫水平火蔓延行为实验研究

为探究环境风速对聚氨酯泡沫水平顺流火蔓延的影响,开展多组工况对比实验,分析不同侧向风速对火蔓延典型特征参数（火焰形态、质量损失和近域场温度及辐射）影响。实验结果表明：侧向风速会缩短热解前锋预热角形成时间,且预热角度大小与风速呈负相关,预热角减小会增大火焰前锋对预热区热反馈面积,使火蔓延速度增加;火焰前锋受侧向风速拉伸效应主导下的空气卷吸作用,火蔓延过程中熔融滴落频率增大,加大次生火灾危险性;同时火蔓延过程中材料的质量损失率随风速增加而增加;风速的冷却效应在火蔓延前期占主导地位,但仍会促进火蔓延速度,且水平板材上下两侧辐射峰值差逐渐增大。     

气压对软质聚氨酯泡沫倾斜火特性的影响

采用可变倾角板材火蔓延平台,利用合肥与拉萨两种天然海拔高度,开展不同环境气压条件下的聚氨酯软质泡沫板火灾倾斜顺流燃烧实验,研究环境气压、板材倾角等边界条件对聚氨酯板材燃烧速率、顺流火蔓延速率、火焰高度和火焰脉动频率等的耦合作用。实验结果表明,对于宽度较窄的FPU板材,气压对于水平火蔓延时燃烧速率的影响很小。气压比约为0.67的情况下,水平蔓延时常压的火焰前锋蔓延速率接近低压的两倍。低压环境下火焰脉动频率加快。     

木质复合板材竖向火蔓延特性实验研究

为得到木质复合板材两面临空竖向火蔓延特征,利用小尺寸燃烧特性实验,研究木质复合板材在5、10、15 cm宽度下的竖向火蔓延特征。测得试样竖向燃烧时热解前锋、火焰蔓延速率和火焰高度等燃烧特性参数,给出不同宽度下试样热解前锋位置的拟合公式。实验结果表明:在一定宽度范围内,热解前锋、火焰高度随着试样宽度的增加而增高,宽度为15 cm时,热解前锋、火焰高度最高,10 cm时次之,宽度为5 cm时最低。通过对热解前锋进行数据拟合,得出热解前锋随时间变化满足y=a+bx~c的函数关系,相关系数均接近于1,拟合程度好。     

玻璃幕墙夹层构型对聚氨酯逆流火的影响

开展实验,研究建筑幕墙构型与外立面之间的夹层效应对于保温材料火蔓延过程中火焰形态、近域温度场和质量损失的影响,研究间距变化对于火蔓延行为的影响。结果表明,夹层的特殊受限空间内火焰前锋呈现“倒 V”型梯度分布;板材熔融滴落物质量随幕墙间距增大而减小;间距较大时,高温区域位于中心线的垂直区域,随着间距减小,中心线处的火焰温度降低。研究可为建筑平行玻璃幕墙的火灾危险性评估,建筑外部结构消防安全设计提供参考。     

妙峰山林场针阔枯叶可燃物地表火行为影响因素研究

为了解火行为指标影响因素,采用点烧试验方法,对妙峰山林场可燃物油松和栓皮栎枯叶地表火行为进行了研究。结果显示：火焰蔓延速率、火焰长度和火线强度的显著影响因素均为风速和坡度（P<0.05）;而可燃物厚度和针阔叶比例对火焰蔓延速率、火焰长度和火线强度影响较小,未达到显著性水平（P>0.05）,且在风速、坡度、可燃物厚度和针阔叶混合比例4 个因素中,风速是最主要影响因素。在以风速4 m/s 进行试验时,最大蔓延速率、火焰长度和火线强度分别可以达到：2.357 m/min、67.329 cm和119.622 kW/m。     

窗口溢流火条件下聚氨酯硬泡火蔓延特性

利用自主设计的大尺寸实验台,研究窗口溢流火条件下未阻燃和阻燃聚氨酯硬泡材料的火蔓延特性。结果表明,阻燃RPU的火蔓延受溢流火焰高度和热流强度的影响;溢流火焰的热穿透能力和材料的完整性是影响RPU燃烧强烈程度的重要因素;溢流火焰对RPU的热反馈作用将显著影响火蔓延速度。建立了窗口溢流火条件下聚氨酯硬泡竖直火蔓延的数值模型,对火焰热反馈、火焰高度等输入参数进行了探讨。对比分析可知,数值模型能较好地预测聚氨酯硬泡的火蔓延趋势。     

受限距离影响下竖向顺流火蔓延规律研究

以长45.0 cm、宽5.0 cm、厚2.0 mm的广告画布作为研究对象,开展了受限距离为3.0~9.0 cm的竖向顺流火蔓延实验,定量分析受限距离对火焰长度、火蔓延速度、点燃时间等参数的影响。结果表明：受限距离3.0~8.0 cm时,受限侧火焰长度明显大于未受限侧火焰长度;受限距离超过8.0 cm时,两侧火焰长度基本一致。随受限距离增加,火焰长度与火蔓延速度均表现为先增加后减小,最终趋于稳定,而点燃时间则表现为先减小后增加,最终趋于稳定值。建立了材料表面接收热流与点燃时间的关系式,分析了材料表面接收热流随受限距离的变化趋势,阐释了火蔓延速度随受限距离非单调变化的原因。     

竖直条件下可燃织物燃烧特性实验研究

设计实验装置,对尺寸1.80m×1.35m,厚0.30、0.44mm的棉布进行实验,测量燃烧火焰的温度分布、质量损失速率、火焰高度以及热解高度,研究竖直条件下可燃织物的燃烧特性,得出拟合曲线。燃烧30s后,可燃织物被撕成左右两块。实验结果表明:竖向可燃织物的燃烧可分为两个阶段。火焰前锋到达材料顶端前,火焰为二维蔓延,且竖向蔓延为变加速的加速运动,质量损失呈幂函数变化;火焰高度、热解高度与时间均呈幂函数关系,且两者符合函数H_f=αH~n_p的增长趋势,其中增长系数α均在1.84左右,幂数n接近于1,说明火焰高度和热解高度基本呈线性关系,且其变化趋势与材料厚度无关。燃尽前锋到达材料顶端后,火焰为一维蔓延,且质量损失呈线性递减,即质量损失速率为定值,说明火焰水平蔓延速率基本为定值。     

倾斜角度对三元乙丙橡胶火焰特征的影响

三元乙丙橡胶耐火性较差,增加了建筑外立面的火灾风险。基于ISO 9705全尺寸热释放速率平台设计搭建了燃烧实验装置,开展了不同倾斜角度下三元乙丙橡胶防水卷材的火蔓延实验,测量了火蔓延过程中的火焰特征参数,分析了倾斜角度对火焰形态、火焰高度和火蔓延速率的影响。研究结果表明,火焰倾角和火蔓延速率均与样品倾斜角度呈线性关系,火焰高度随着倾斜角度的变化呈现出不同的变化规律。     

外立面空腔系统内火焰高度和传热研究

正瑞典隆德大学针对多层建筑狭窄空腔结构,通过开展试验,研究了空腔宽度对火焰高度的影响,以及火蔓延现象和辐射热通量对空腔内表面的影响。整个试验搭建2个平行不燃板材构成的空腔结构,在空腔内设置丙烷气体燃烧器。通过变换空腔宽度和改变燃烧器的热释放速率进行对比试验。研究表明,Q/W(Q为单位长度的热释放速率,W为空腔宽度)小于300 kW/m~2时,火焰高度无明显变化,当比值大于300 kW/m~2,火焰高     

燃料间距对PMMA竖向火蔓延行为的影响

以PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）板（8 cm×10 cm×1 cm）为实验材料,开展不同燃料间距（0~10 cm）的竖向火蔓延实验,分析火焰高度、燃烧速率、热解前锋位置及点燃滞后时间的变化规律。结果发现,随着燃料间距增加,固体表面的净火焰高度与燃烧速率均呈现先增大后减小的趋势。此外,火焰在相邻固体燃料表面的蔓延过程中出现“点燃滞后”现象,点燃滞后时间随着燃料间距的增加呈指数级增长。     

侧向风对挑檐防火阻隔作用的影响

建立了简易全尺寸建筑模型,采用FDS进行火灾模拟。选取火源功率为4 MW,设置0~10 m/s的侧向风,研究不同风速条件下挑檐临界特征尺寸以及火焰最大侧向蔓延距离的变化规律。研究结果表明:侧向风速较低时,溢出火焰主要为向上层蔓延,表现为热浮力主控;侧向风速较高时,溢出火焰表现为风速主控,挑檐最大临界长度为3.6 m;侧向风速继续增加时,溢出火焰不再接触挑檐,向邻侧蔓延,临界风速为6 m/s;溢出火焰侧向蔓延距离随风速增大先增大后缓慢减小,临界风速为8 m/s,溢出火焰的最大侧向蔓延距离为4.4 m。     

斜面角度对聚丙烯表面火蔓延的影响

在30°、45°、60°和90°的倾角条件下对热塑性材料聚丙烯进行燃烧实验,研究角度对可熔融材料表面火蔓延行为的影响,主要分析了火蔓延速率、火焰长度、质量损失速率、下表面温度等参数。研究表明:火蔓延速率、质量损失速率、下表面温升速率随角度增加而增大,角度对火焰长度影响较小。角度较小时燃烧受池火影响较大,这使火焰长度呈波动性增长,下表面最高温度反而高于大角度时。     

砂子基底正庚烷流淌火特性及传热分析

摘 要：在砂子基底上进行了未点燃正庚烷的蔓延实验和点燃正庚烷的燃烧实验,研究砂子粒径对正庚烷蔓延和燃烧特性的影响。分析了蔓延距离、火焰前锋、燃烧速率,探究了传热过程对流淌火特性的影响。结果表明,由于砂子的吸附能力随着砂子粒径增大而减小,未点燃的正庚烷在蔓延阶段,其流淌蔓延距离和速度随着砂子粒径增大而增大,且小于无砂工况。随着砂子粒径的增大,正庚烷稳定燃烧阶段火焰前锋先增大后减小、稳定燃烧速率先减小后增大。传热分析表明,当砂子粒径从0.25 mm增大为4 mm时,热传导反馈的减小是引起燃烧速率减小的主要原因;而当砂子粒径进一步增大为8 mm时,热辐射反馈的增大导致了燃烧速率的增大。最后得出砂子的吸附能力是影响蔓延阶段的主要因素,热反馈是影响稳定燃烧阶段的主要影响因素,0.25 mm细砂更适用于流淌火的阻挡扑灭。     

受限距离对薄型PMMA竖向火的影响

利用小尺寸燃烧特性实验,控制薄型聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与墙体的水平距离,研究薄型PMMA在受限距离分别为7、13、19 mm时的表面火竖向蔓延特征。给出不同受限距离下PMMA样品正面、背面火焰高度的拟合公式。实验结果表明:火焰高度和火焰传播速率随着受限距离的增大而增大,当达到临界值13mm之后,随着受限距离的增大而减小。受限距离小于13 mm时背面火焰高度低于正面火焰高度,大于13mm时背面火焰高度高于正面火焰高度。通过分析和计算发现,火焰长度(xff-xfb)和热解长度(xp-xb)随时间的延长而增大。引入火焰加速因子(FAF)讨论受限距离对火蔓延的影响。     

平行双电缆火蔓延特性及预测模型研究

电缆广泛应用于城市建筑和工业场所,一旦电缆被点燃将会造成严重的后果。而电缆在敷设时并非单根,故本文以水平方向上的平行双电缆为研究对象,通过对其燃烧过程中的3种传热方式进行分析,建立预测火蔓延速度的数学模型。开展水平方向上的平行双电缆火蔓延实验研究,分析电缆间距对火蔓延特性的影响,发现火焰高度、火焰宽度、火蔓延速度随间距的增大而先增大后减小,实验结果和模型预测结果较一致。     

喷射速率及障碍物对多侧受限火焰特征影响试验研究

为研究多侧边界限制下的水平喷射火焰形态,通过燃气喷射燃烧试验,设定喷射速率为1.04～6.25 m/s,喷射孔与障碍物的间距为0.05、0.10、 0.15、0.20 m,研究不同工况下的火焰扩散行为,并基于图像处理技术得到火焰高度,分析喷射速率和孔-板间距对受限水平喷射火特征的影响。结果表明：随喷射速率增加、孔-板间距增加,火焰高度减小;喷射速率较小且孔-板间距较大时,火焰扩散主要受浮力控制,火焰未填充整个受限空间横向区域。喷射速率较大且孔-板间距较小时,火焰撞击壁面沿撞击点上下扩散,火焰延伸高度较大。采用耦合喷射速率、孔-板间距与火源功率的无量纲参数建立无量纲火焰高度预测表达式,使其适用于三侧受限水平喷射火高度计算。     

成束PVC电缆全尺寸火蔓延实验研究

对最常见的PVC电缆进行了全尺寸实验研究。通过测量电缆的炭化长度及电缆表面的温度研究火蔓延的情况,同时将火蔓延与火灾过程中的重要参数（如热释放速率、烟气释放速率）进行了比较,对影响电缆火蔓延的因素进行了分析。研究发现,PVC电缆的火蔓延过程可分为两类：一类可以维持火焰传播,另一类在离开点火源后火焰逐渐熄灭;影响电缆火蔓延的关键因素为电缆的排布方式,当电缆为间隔排列时,火焰可以维持传播,当电缆为紧密排列时,火焰在电缆柬中段熄灭;电缆束宽度和点火源功率对电缆火蔓延的影响很小。     

长白落叶松人工林采伐迹地燃烧特性研究

设置燃烧床燃烧实验,研究不同风速、坡度和燃料含水率实验条件下长白落叶松人工林采伐迹地的燃烧特性指标的变化。结果表明:火蔓延速度和火线强度随风速、坡度增加而增大,随燃料含水率增大而减小;燃烧床最高燃烧温度可接近650℃,相同土壤深度下伐根附近较远离伐根处的土壤温度高;坡度和燃料含水率增大会使火前锋滞留时间增加,而风速增大时,滞留时间减小。     

成束PVC电缆全尺寸火蔓延实验研究

对最常见的PVC电缆进行了全尺寸实验研究.通过测量电缆的炭化长度及电缆表面的温度研究火蔓延的情况,同时将火蔓延与火灾过程中的重要参数(如热释放速率、烟气释放速率)进行了比较,对影响电缆火蔓延的因素进行了分析.研究发现,PVC电缆的火蔓延过程可分为两类:一类可以维持火焰传播,另一类在离开点火源后火焰逐渐熄灭;影响电缆火蔓延的关键因素为电缆的排布方式,当电缆为间隔排列时,火焰可以维持传播,当电缆为紧密排列时,火焰在电缆束中段熄灭;电缆束宽度和点火源功率对电缆火蔓延的影响很小.