森林可燃物上坡地表火蔓延的模型與實(shí)驗(yàn)研究
發(fā)布時(shí)間：2021-01-30 16:06
地形坡度是森林地表火蔓延的重要影響因素。構(gòu)建火蔓延模型作為主要的研究手段之一,其目標(biāo)是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)火蔓延速率�；鹇游锢砟Ｐ突谀芰渴睾惴匠�,通過(guò)對(duì)火蔓延過(guò)程中燃燒、傳熱和流動(dòng)機(jī)制�；�,建立偏微分方程（組）,實(shí)現(xiàn)對(duì)火蔓延速率、溫度場(chǎng)和熱釋放速率等參數(shù)的預(yù)測(cè),其坡度適用范圍相對(duì)于不考慮傳熱過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ投杂写蠓嵘�。但模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際測(cè)量相比仍存在一定偏差,預(yù)測(cè)精度與輸入?yún)?shù)的不確定性及范圍有關(guān)。本文對(duì)于一個(gè)典型的上坡火蔓延物理模型開(kāi)展參數(shù)敏感性分析。該物理模型包含火焰輻射、自然對(duì)流冷卻和輻射熱損等傳熱機(jī)制。模型計(jì)算所需的初始條件和邊界條件,都需要輸入?yún)?shù),這些參數(shù)可以依據(jù)不確定性來(lái)源分為三類(lèi):熱物理參數(shù)、測(cè)量參數(shù)和假設(shè)的參數(shù)。分析過(guò)程中,綜合考慮各參數(shù)的物理屬性和實(shí)驗(yàn)測(cè)量值,獲得參數(shù)的計(jì)算區(qū)間,在該區(qū)間內(nèi)選擇不同數(shù)值進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果用火蔓延速率的相對(duì)變化量以表征模型對(duì)該參數(shù)的敏感性。敏感性分析結(jié)果表明,引燃溫度和平均火焰溫度對(duì)模型預(yù)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生重要影響。在不同的坡度條件下,需結(jié)合火焰燃燒特征來(lái)確定燃料有效消耗率和火焰發(fā)射率;根據(jù)火前流動(dòng)方式（自然對(duì)流或強(qiáng)迫對(duì)流）選擇相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算對(duì)...
【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：112 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)表
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 研究現(xiàn)狀和不足
1.2.1 火蔓延模型回顧
1.2.2 模型敏感性分析
1.2.3 火蔓延加速和爆發(fā)火
1.3 論文研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排
第2章 火蔓延物理模型的敏感性分析
2.1 引言
2.2 火蔓延物理模型
2.3 模型敏感性分析結(jié)果
2.3.1 燃料有效消耗率
2.3.2 引燃溫度
2.3.3 火焰溫度
2.3.4 火焰發(fā)射率
2.3.5 火焰長(zhǎng)度與火焰夾角
2.3.6 對(duì)流換熱系數(shù)
2.4 模型敏感性分析討論
2.5 本章小結(jié)
第3章 爆發(fā)火模擬實(shí)驗(yàn)
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)量手段
3.2.1 溝形火蔓延實(shí)驗(yàn)臺(tái)
3.2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)量與觀察系統(tǒng)
3.3 實(shí)驗(yàn)工況
3.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)量參數(shù)
3.4.1 火蔓延速率
3.4.2 火焰幾何尺寸
3.4.3 質(zhì)量損失速率
3.4.4 氣體流速
3.5 實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性
第4章 爆發(fā)火蔓延實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
4.1 引言
4.2 火蔓延速率
4.3 火焰燃燒特征
4.3.1 燃燒失重速率
4.3.2 燃料床滯留時(shí)間
4.3.3 火焰附壁
4.3.4 火焰高度
4.4 火焰周邊流動(dòng)特征
4.4.1 最大羽流速度
4.4.2 正向流動(dòng)范圍
4.5 火前傳熱機(jī)制分析
4.5.1 對(duì)流加熱作用
4.5.2 火前熱流分布
4.6 本章小結(jié)
第5章 爆發(fā)火的形成機(jī)理研究
5.1 引言
5.2 形成爆發(fā)火的臨界坡度
5.2.1 火蔓延速率
5.2.2 火焰深度
5.3 火前流動(dòng)分析
5.4 火線強(qiáng)度分析
5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
6.1 論文總結(jié)
6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
6.3 下一步工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]峽谷地形中森林地表火蔓延實(shí)驗(yàn)研究[J]. 路長(zhǎng),朱霽平,邵占杰,周建軍. 火災(zāi)科學(xué). 2003(01)
[2]山火初始蔓延速度測(cè)算法[J]. 王正非. 山地研究. 1983(02)
博士論文
[1]上坡地表火蔓延的實(shí)驗(yàn)和理論研究[D]. 謝小冬.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[2]外界風(fēng)和坡度條件下地表火蔓延的實(shí)驗(yàn)和模型研究[D]. 武金模.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
本文編號(hào)：3009191
【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：112 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)表
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 研究現(xiàn)狀和不足
1.2.1 火蔓延模型回顧
1.2.2 模型敏感性分析
1.2.3 火蔓延加速和爆發(fā)火
1.3 論文研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排
第2章 火蔓延物理模型的敏感性分析
2.1 引言
2.2 火蔓延物理模型
2.3 模型敏感性分析結(jié)果
2.3.1 燃料有效消耗率
2.3.2 引燃溫度
2.3.3 火焰溫度
2.3.4 火焰發(fā)射率
2.3.5 火焰長(zhǎng)度與火焰夾角
2.3.6 對(duì)流換熱系數(shù)
2.4 模型敏感性分析討論
2.5 本章小結(jié)
第3章 爆發(fā)火模擬實(shí)驗(yàn)
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)量手段
3.2.1 溝形火蔓延實(shí)驗(yàn)臺(tái)
3.2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)量與觀察系統(tǒng)
3.3 實(shí)驗(yàn)工況
3.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)量參數(shù)
3.4.1 火蔓延速率
3.4.2 火焰幾何尺寸
3.4.3 質(zhì)量損失速率
3.4.4 氣體流速
3.5 實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性
第4章 爆發(fā)火蔓延實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
4.1 引言
4.2 火蔓延速率
4.3 火焰燃燒特征
4.3.1 燃燒失重速率
4.3.2 燃料床滯留時(shí)間
4.3.3 火焰附壁
4.3.4 火焰高度
4.4 火焰周邊流動(dòng)特征
4.4.1 最大羽流速度
4.4.2 正向流動(dòng)范圍
4.5 火前傳熱機(jī)制分析
4.5.1 對(duì)流加熱作用
4.5.2 火前熱流分布
4.6 本章小結(jié)
第5章 爆發(fā)火的形成機(jī)理研究
5.1 引言
5.2 形成爆發(fā)火的臨界坡度
5.2.1 火蔓延速率
5.2.2 火焰深度
5.3 火前流動(dòng)分析
5.4 火線強(qiáng)度分析
5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
6.1 論文總結(jié)
6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
6.3 下一步工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]峽谷地形中森林地表火蔓延實(shí)驗(yàn)研究[J]. 路長(zhǎng),朱霽平,邵占杰,周建軍. 火災(zāi)科學(xué). 2003(01)
[2]山火初始蔓延速度測(cè)算法[J]. 王正非. 山地研究. 1983(02)
博士論文
[1]上坡地表火蔓延的實(shí)驗(yàn)和理論研究[D]. 謝小冬.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[2]外界風(fēng)和坡度條件下地表火蔓延的實(shí)驗(yàn)和模型研究[D]. 武金模.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
本文編號(hào)：3009191
本文鏈接：http://www.wukwdryxk.cn/shoufeilunwen/nykjbs/3009191.html
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