毗邻斜坡限制下受限空间开口火焰溢出临界态与行为特征研究

在毗邻斜坡这一特殊边界的限制作用下，受限空间外壁面开口火焰溢出行为具有不同于水平挑檐和竖直挡墙常规限制边界下的演化特征，需要建立新的数学模型来描述。本项目拟揭示该特殊边界限制作用下的受限空间开口火焰溢出临界特征与演化行为：..（1）揭示外壁面开口溢出高温流场与沿斜坡补气冷流场的相互作用行为，及其对受限空间内的燃烧功率及温度演化的影响机制；并建立火焰溢出发生的临界燃烧功率及间歇性溢出概率跟斜坡角度及距离、开口条件（形状、尺寸、距坡底高度）的关联关系临界态模型；.（2）建立毗邻斜坡和外壁面耦合限制下，火焰溢出后形成的开口火溢流的卷吸强度、火焰高度、温度分布等特征参数演化的数学模型。..现有经典火溢流理论及模型未考虑毗邻斜坡这一特殊边界条件，不能对其限制作用及该条件下的开口火溢流行为进行描述，本研究可完善经典火溢流理论在该特殊边界下的不足；对于坡地建筑外壁面火蔓延的消防安全设计，也具有参考价值。

在毗邻斜坡这一特殊边界的限制下，受限空间外壁面开口火焰溢出行为具有不同于水平挑檐和竖直挡墙常规限制边界下的演化特征。现有经典火溢流理论及模型未考虑毗邻斜坡这一特殊边界条件，不能对其限制作用下的开口火溢流行为进行描述。本项目揭示了该特殊边界限制作用下的受限空间开口火焰溢出临界与特征参数演化行为。在受限空间开口火焰溢出临界态模型与燃烧功率及温度演化行为方面：（1）揭示了火焰间歇性溢出行为机制，定义了火焰溢出概率，并通过实验研究，建立了火溢流实验中火焰溢出概率与无量纲火源功率以及通风因子的耦合关系模型。（2）研究了火溢流实验中燃烧室内外温度分布特征参数的变化规律，揭示了开口火溢流中虚点源的位置及含义，建立了燃烧室内外温度分布与火源功率，开口大小及特征长度等参数的耦合关系模型，建立了开口火溢流径向温度衰减的高斯分布模型。（3）研究了合肥平原地区和拉萨高原地区火溢流实验中燃烧室内外温度分布的变化规律，从理论上揭示了低压特殊大气环境对卷吸系数的影响机制，分别建立了低压特殊大气环境下燃烧室内、外温度模型。在开口火溢流在斜坡与外壁面耦合限制下的卷吸行为与特征参数分布方面：（1）研究了火溢流实验中卷吸行为与特征参数火焰高度的变化规律，验证了开口火溢流的火焰高度主要受到无量纲溢出火源功率的影响和控制的规律，建立了火焰高度与火源功率，开口大小及特征长度等参数的耦合关系模型。（2）研究了火溢流在特殊边界条件下的卷吸行为，揭示了特殊边界对火焰溢出高度的影响机制，建立了在不同特殊边界条件下的火焰高度预测模型。揭示了火焰宽度、高度与特征长度的耦合关系。项目圆满完成了预定的研究目标和成果指标：已在国内外重要学术期刊和会议发表SCI论文29篇，EI论文30篇，著作一部。其中在Combustion and Flame（4篇）, Proceedings of the Combustion Institute（1篇）, International Journal of Heat and Mass Transfer（8篇）, Fire Safety Journal（3篇）,Fuel（6篇）等本领域顶级期刊发表论文22篇。项目注重学术交流合作，累计参加国际学术会议7次，并作3次特邀报告；参加全国性学术会议8次，并作3次特邀报告。已培养博士生4人，硕士生1人。