[发明专利]一种非对称双气体火源火焰融合实验模拟装置

说明书

本发明实公开一种非对称双气体火源火焰融合实验模拟装置，包括燃烧控制器机构、固定火源机构及燃料供应控制机构；燃烧控制器机构包括第一气体燃烧器及第二气体燃烧器，第一气体燃烧器的大小不同于第二气体燃烧器的大小，第一气体燃烧器及第二气体燃烧器均包括本体、封堵件及支撑片；固定火源机构包括可调节高度及宽度的支撑架及刻度尺，第一气体燃烧器及第二气体燃烧器的支撑片置于支撑架上；燃料供应控制机构包括第一燃料供应控制系统及第二燃料供应控制系统，第一燃料供应控制系统与第二燃料供应控制系统提供固定流量的稳定气源。本发明能够提供稳定均匀的气体流量和火源功率，提高实验效果，从而便于研究非对称双火焰空气卷吸特性。

技术领域

本发明涉及火灾安全技术领域，特别涉及一种非对称双气体火源火焰融合实验模拟装置。

背景技术

两种及两种以上的邻近火源相互作用燃烧称为多火源燃烧。在森林、城市等典型的具有离散可燃物场景中常常发生多火源燃烧现象。多火源燃烧一旦出现，极易发展成为极具危害性和破坏性的区域大火。其原因在于相互靠近的火源之间因空气卷吸受限而产生负压，导致火焰拉伸并相互倾斜靠拢，继续减小间距则发生火焰融合，火焰融合导致火焰高度增加，并增强火势，甚至可能诱发火旋风、飞火等极端火行为，增加火灾蔓延可能性，极大增加了消防灭火和救援难度。

近年来，造成重大人员伤亡和财产损失的多火点火灾事故在全世界相继报道，深刻认识多火点火灾发展的特殊规律，揭示火焰融合行为，提出离散可燃物优化布局方案，对于提升森林和城市群发性火灾防控能力具有重要的理论和现实意义。

气体火源、液体火源和固体火源是常用于火灾研究中的模拟火源。其中，气体火源因其燃烧仅与火灾荷载(火源功率)有关，不受燃烧热反馈的影响，常用于模拟固定火源功率的稳定火源。

多火源燃烧往往是由少数几种火源相互作用发展而来，已有研究主要采用不同火源尺度和火灾荷载的气体燃烧器作为模拟火源来揭示双相同火焰在不同间距下的融合行为。其中，Baldwin等人假设双火焰高度大于单火焰高度的10％时发生融合，进一步理论推导了双相同方形/矩形火源基于火源尺度和间距的火焰融合判据。Thomas等人采用理论分析与实验研究相结合的方法得出双相同矩形气体火源(长宽比1-2)的临界融合判据为火焰高度等于1.2倍单火焰高度。Wan等人实验研究了双相同方形气体火源的融合行为，提出火焰融合概率来量化火焰融合程度，进而提出了基于间距与零间距的火焰高度之比的火焰融合判据。Wang等人实验研究了双相同矩形射流火焰的空气卷吸对火焰高度的影响，建立了火焰高度预测模型，但并未提出火焰融合判据。Hu等人实验研究了双相同矩形气体射流火焰的融合行为，建立了火焰融合概率与间距与单火焰高度之比的关系模型。Tao等人采用等表面积不同长宽比(1-4)的燃烧器为火源开展了双相同矩形气体火源的火焰融合行为，建立了火焰融合概率与火源功率、火源长宽比和间距的关系模型。Liu等人实验研究了不同长宽比(4.2-17.1)的双相同矩形气体火源的火焰融合行为，通过引入一个与单位宽度火源功率相关的特征长度来无量纲化间距，建立了火焰融合概率与无量纲间距的关系式。

前述研究均基于两个燃烧器的尺寸和火源功率完全相同且对称放置，分析火源对称位置的空气卷吸行为即可揭示全局火焰空气卷吸和火焰融合行为。而在实际的多火点火灾中，火源尺度和各个火灾荷载大小各异，呈现非对称燃烧特性，此时阵列中不同尺度和火灾荷载的火源呈现非对称空气卷吸，使得基于对称双火焰的融合判据和建立的关键参数模型不再适用。目前，对于非对称双气体火源相互作用燃烧的火焰融合行为研究尚属初步。

在已有的技术资料中，授权公告号CN206449642U，提供了一种可模拟不同尺寸、形状气体火源的多孔燃烧器组合模块，通过燃烧器单体的不同摆放和组合方式实现不同大小和长宽比的燃烧器表面尺寸和形状。授权公告号CN211146490U，提供了一种油田水套炉双火源燃烧器，包括后端板体设有进风孔的内燃烧管和前端管体设有喷嘴的内焰喷管，内燃烧管的前部还装有外燃烧管，解决水套炉燃烧管结焦、浪费气源和热效率低下的问题。目前，专用于非对称双气体火焰融合行为研究的实验装置尚未存在。

发明内容