基于顶部开口变化储油罐火灾热辐射特性及对环境风的响应机制研究

The occurrence and development of fire are always from small to large, or from one dot to a whole area. And the development trend of fire will be influenced by top surface vent and environmental wind. In this proposal, the fire shape characteristic (flame length, flame tilt angle) and thermal radiation characteristic of oil tank fire have been focused with the application of mid-scale experimental study, theoretical analysis and CFD numerical simulation. According to combine the important parameters with different value regularly, such as top surface vent, air cross speed, lip height. The fire shape under multi-parameters coupling condition would be analyzed; The distribution characteristic of radiation and temperature inside and on the oil tank would be obtained, according to analyze thermal radiation characteristic under multi-parameters coupling condition; In order to determine the critical condition of oil tank fire, the mid-scale experiments and full-scale numerical simulation for the oil tank fire would be finished. It is of great importance to know and learn more about the development of oil tank fire effectively.

火灾的发生、发展总是由小到大或由点到面，对于储油罐火灾而言，油罐顶部开口变化及环境风均会直接影响到其发展趋势。本项目拟通过理论分析、结合中尺度实验和CFD数值模拟研究，开展多参数耦合作用下储油罐火灾的火焰形态特征(火焰长度、火焰倾角)和热辐射特性研究。通过有规律的组合并改变重要参数(开口特性、气流速度、液面高度等)，阐析储油罐火灾在多参数耦合作用下的火焰形态特征；综合分析开口特性、气流速度、液面高度等因素对储油罐火灾热辐射特性影响的定量关系，获得着火罐体表面及内部热辐射强度与温度的分布规律；通过中尺度模拟实验与全尺度CFD数值模拟研究，阐析储油罐火灾发展过程中火灾发生突变的临界条件, 对于人们进一步了解和认识储油罐火灾的发展规律，具有重要的科学意义。

项目通过理论分析、结合缩尺度实验以及数值模拟研究，圆满完成了既定研究内容和目标：.（1）储油罐火灾燃烧特性演化规律方面：对中尺度储油罐火灾的火焰高度、火焰倾角模型进行验证和修正；揭示了储油罐火灾在不同液位深度条件下的火焰形态特征与质量损失速率的演化规律..（2）储油罐罐体表面辐射强度、温度分布规律与主要影响机制方面：对不同液位深度储油罐火灾的辐射强度进行测量，并且用固体辐射理论进行分析讨论，与试验结果进行对比，得到中尺度火灾储油罐辐射强度的修正模型；测量得到储油罐火灾对相邻罐体表面温度的影响，分析其温度上升速率与辐射强度之间的关系，建立了温升速率模型。.（3）全尺度储油罐火灾的数值模拟研究方面：以中尺寸储油罐火灾的实验研究、理论分析和数值模拟研究为基础，修正了数值模拟研究中的重要参数；对全尺寸储油罐火灾进行了CFD数值模拟研究，通过与前人实验数据进行对比发现，模拟结果的误差控制在10%以内。项目同时研究了无风和有风条件下，全尺寸储油罐火灾的辐射强度分布规律。得到了无风条件下，不同直径储油罐火灾的辐射强度分布工程估算模型。.项目圆满完成了预定的研究目标和成果指标：共发表SCI论文12篇，包括在Fuel、Applied thermal Engineering、Experimental Heat Transfer等国外顶级期刊发表第一作者通讯作者SCI论文10篇，申请发明专利1项，培养硕士生2人。