学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

液滴与可燃物表面动力学现象研究

作　者: 陈萍萍
导　师: 王喜世
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 细水雾灭火机理撞击Weber 数铺展因子
分类号: X932
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 79次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着全球日益严峻的环境问题,哈龙灭火剂对臭氧层破裂严重,细水雾以其特有的清洁对环境友好、高效、稳定等特点成为了国际火灾科学研究工作的重点之一,细水雾灭火机理以及提高细水雾灭火性能成为了国际火灾科学研究细水雾的重要工作之一。开展细水雾雾滴穿过羽流区到达可燃物表面的研究成为了微观细水雾灭火机理的研究重点之一。首先,本文利用模拟实验的方法,通过高速摄影技术对液滴与可燃固体表面‐木材表面相互作用的动力学过程进行了研究。结果表明,木材特殊的属性以及木材特殊的微观结构是液滴作用到不同木材表面发生不同动力学现象的主要影响因素之一。木材的基本密度对液滴作用到木材表面发生破裂产生次生液滴的临界撞击Weber数起主要影响作用,木材表面粗糙度的大小以及木材表面管孔槽直径大小直接影响液滴在木材表面铺展过程以及铺展因子的大小。当液体中加入NaCl时NaCl液滴的表面张力比水滴的表面张力小,水成膜液滴中由于加入的表面活性剂等使其表面张力也比水滴的表面张力小,经实验结果表面液滴表面张力直接影响了液滴在木材表面的铺展因子大小、铺展现象以及被吸收速度;当液滴表面张力减小时,液滴在木材表面的铺展因子越大,且被木材吸收的速度越快。故哪种雾滴在穿过羽流区以后能够更有效的在可燃固体表面形成保护膜隔绝氧气,更快速的与高温可燃固体表面进行热交换,冷却高温可燃物表面,其抑制或阻止可燃固体热解熄灭火灾的性能越好。为了进一步探讨雾滴与可燃物表面的微观动力学过程,将木材表面换成不同温度的可燃液体液面,本文中采用的可燃液体为酒精、酥油。在不同温度的酒精液面,水滴、5.0%NaCl液滴与2.2%水成膜液滴撞击到酒精液面以后,产生的次生液滴的最大高度随着酒精液面温度的升高而降低。2.2%水成膜液滴、5.0%NaCl液滴、水滴撞击到不同温度的酒精液面时产生的次生液滴的最大高度依次降低。5.0%NaCl液滴撞击到160℃酥油表面以后包裹着高温酥油的NaCl液滴沉入酥油内部,经过一段时间以后,液滴开始蒸发形成气泡,气泡上升到酥油‐空气交界处破裂,在酥油液面形成剧烈的波动;而2.2%水成膜液滴撞击到160℃酥油液面以后,沉入酥油内部并没有发生气泡现象。这就解释了水成膜泡沫灭火剂对于油类火灾扑灭的效率更高。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章绪论  9-17
  1.1 研究背景  9-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
    1.2.1 液滴与固体以及液体表面相互作用实验研究  12-13
  1.3 研究目标  13-14
  1.4 主要研究内容和研究方法  14
  参考文献  14-17
第二章单液滴作用到不同表面实验系统以及原理  17-28
  2.1 引言  17
  2.2 实验材料以及实验系统  17-22
    2.2.1 实验材料  17-18
    2.2.2 实验系统  18-22
  2.3 实验参数以及实验工况  22-25
  2.4 本章小结  25-26
  参考文献  26-28
第三章水滴撞击木材表面动力学过程  28-51
  3.1 引言  28-29
  3.2 实验装置与方法  29-30
  3.3 木材微观特征  30-31
  3.4 水滴撞击三种不同木材表面动力学现象  31-43
    3.4.1 木材纹理及粗糙度对水滴撞击木材表面实验现象的影响  31-39
    3.4.2 木材基本密度对水滴撞击破裂临界Weber 数的影响  39-41
    3.4.3 木材表面属性对水滴在其表面铺展的影响  41-43
  3.5 液滴撞击固体表面数值模拟  43-47
    3.5.1 Fluent 中的多相流模型  44
    3.5.2 VOF 模型  44-45
    3.5.3 单液滴作用到固体表面的数值模拟  45-47
  3.6 本章小结  47
  参考文献  47-51
第四章含添加剂液滴撞击木材表面动力学过程  51-75
  4.1 引言  51-52
  4.2 含5.0%NaCl 添加剂液滴撞击木材表面动力学现象  52-63
    4.2.1 木材纹理及粗糙度对NaCl 液滴撞击木材表面实验现象的影响  52-61
    4.2.2 木材基本密度对5.0%NaCl 液滴撞击破裂临界Weber 数的影响  61-63
  4.3 4.0%水成膜液滴撞击木材表面动力学现象  63-73
    4.3.1 木材纹理及粗糙度对4.0%水成膜液滴撞击木材表面动力学现象的影响  63-72
    4.3.2 木材基本密度对4.0%水成膜液滴撞击破裂临界Weber 数的影响  72-73
  4.4 本章小结  73-75
第五章单液滴与燃料表面相互作用动力学实验模拟研究  75-95
  5.1 引言  75
  5.2 实验装置与实验主要参数  75-77
    5.2.1 实验装置  75-76
    5.2.2 实验主要参数  76-77
  5.3 三种液滴与酒精表面作用动力学过程  77-89
    5.3.1 水滴与不同温度酒精表面相互作用动力学过程  77-80
    5.3.2 5.0%NaCl 液滴与不同温度酒精液面相互作用的动力学过程  80-83
    5.3.3 2.2%水成膜液滴与不同温度酒精表面相互作用的动力学过程  83-87
    5.3.4 液滴与不同温度酒精液面相互作用形态比较  87-89
  5.4 5.0% NaCl 液滴与酥油表面相互作用的动力学过程  89-91
  5.5 2.2%水成膜液滴与酥油表面相互作用的动力学过程  91-93
  5.6 本章小结  93-94
  参考文献  94-95
第六章结论及下一步工作展望  95-98
  6.1 本文小结  95-96
  6.2 本文创新之处  96
  6.3 下一步工作展望  96-98
在读硕士学位期间发表的学术论文  98-99
致谢  99

液滴与可燃物表面动力学现象研究

内容摘要

全文目录

相似论文