阴燃的点火与熄火准则：传热传质与异相反应在临界条件下的耦合

Smouldering is the slow, low-temperature, flameless combustion phenomenon, and it usually takes place within a porous fuel which has a charring tendency. Smouldering is also an incomplete combustion process and can generate a large amount of toxic gases, which is one of the major causes of death in structure fires. Moreover, smouldering in wildland fires is the largest combustion phenomenon on Earth, and it can generate 15% of the global carbon emission and result in local haze events. So far, most of the combustion research on the ignition and extinction of smouldering focus on the empirical experiments, which cannot provide a deeper understanding of the fundamental combustion theory of smouldering. Based on the theory of flaming ignition and quenching and previous research of smouldering, this research proposes two criteria for smouldering ignition and quenching. That is, (1) the minimum smouldering ignition should be large enough to heat the fuel slab about as thick as a steadily propagating smouldering front to the temperature of its maximum char-oxidation rate; and (2) the quenching of smouldering occurs if the heat release by heterogeneous reactions inside the fuel slab cannot balance the thermal diffusion. This research will design a new experimental method and numerical model to study smouldering phenomena, and use both experiments and simulations to verify and optimize the proposed criteria. The proposed fundamental research will provide theoretical support for future novel combustion technologies based on smouldering, and help guide the smouldering fire protection in structure and wildland fires.

阴燃是一种低温无焰的缓慢燃烧现象，通常发生在可炭化的多孔固体燃料中。阴燃的特点是燃烧过程不完全，会产生大量的有毒烟气，从而是建筑火灾中导致人员伤亡的主要因素。同时，林火中的阴燃是地球上规模最大的燃烧现象，其碳排放占全球的15%，并会形成区域性的雾霾。目前对阴燃的点火和熄火缺乏深刻的认识，研究尚停留在经验性的实验测量，没有形成基础理论。本研究拟借鉴经典燃烧理论，结合前期研究，改进并发展了阴燃点火和熄火的两个基本准则：.1）阴燃的最小点火能应该足够将临界厚度的燃料层加热到最大炭氧化速率的温度；.2）阴燃的冷壁熄火发生在临界厚度的燃料层放热无法平衡其热扩散。.本研究将设计新的阴燃实验方案并构建数值模型，通过实验和模拟计算共同来验证和修正完善上述准则。此项基础研究可为以阴燃为主的新型燃烧技术提供理论支持，对于防范建筑和森林火灾中的阴燃，减少由阴燃引起的碳排放和雾霾，具有重要的理论指导和现实意义。

阴燃是一种低温无焰的缓慢燃烧现象，通常发生在可炭化的多孔固体燃料中。阴燃的特点是燃烧过程不完全，会产生大量的有毒烟气，从而是建筑火灾中导致人员伤亡的主要因素。同时，林火中的阴燃是地球上规模最大的燃烧现象，其碳排放占全球的15%，并会形成区域性的雾霾。本研究设计新的阴燃实验方案并构建数值模型，通过实验和模拟计算共同来验证和修正完善阴燃的点火和熄火准则。研究发现了阴燃的点火存在临界点火温度，而临界点火强度和点火能受到有效加热面积的影响，特别是当加热面积小于阴燃峰面的特征尺寸。阴燃的冷熄和预混火焰的冷熄存在相似性，阴燃的冷熄距离与阴燃峰面的特征尺寸在同一数量级。研究揭示了阴燃的熄火极限随燃料的含水率、环境温度和供氧强度变化，而用水扑灭阴燃火存在最小的水量和水流强度。研究还发现阴燃可以被吹熄，其吹熄所需的极限速度要大于同尺寸的火焰。研究还发现了阴燃可以和明火共存，需要的条件是充足的供氧，或提供外加辐射维持高的燃料表面温度。此项基础研究可为以阴燃为主的新型燃烧技术提供理论支持，对于防范建筑和森林火灾中的阴燃，减少由阴燃引起的碳排放和雾霾，具有重要的理论指导和现实意义。