Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Прочие arrow Безопасность в техносфере, 2015, вып. 5 (56) -

Исследование свободных и ограниченных стационарных огненных вихрей

Ниже будут описаны экспериментальные работы, посвященные изучению особенностей генерации и основным характеристикам (высота, реализуемые скорости и температура) стационарных огненных вихрей.

Скорость горения. Высота огненных вихрей. Экспериментальное изучение особенностей формирования огненных вихрей и их динамики выполнено в [19, 20]. Установка представляла собой квадратный корпус с размерами 2x2x15 м, четыре стены которого были выполнены из закаленного стекла (рис. 4). Корпус был открыт сверху. В каждой из стен был выполнена вертикальная прорезь шириной 20 см таким образом, что в каждом углу корпуса формировались зазоры, способствующие закрутке засасываемого вследствие конвекции воздуха извне и необходимые для формирования огненного вихря. В основании корпуса располагался деревянный стол (2x2 м), выполненный из сосны и имеющий в центре круглое углубление диаметром 60 см и глубиной 10 см. Использование деревянных колец различных размеров, вставляемых в углубление, позволяло формировать емкости для жидкого топлива глубиной 10 см разных диаметров (D = 10 - 55 см).

В [19, 20] предпринята попытка установить зависимость основных характеристик огненных вихрей (скорость горения, высота пламени и др.), отличающих их от обычных пламен. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили, что огненные вихри характеризуются более высокими скоростями горения, температурой и высотой пламени по сравнению с обычными пламенами [19].

Скорость горения при формировании огненных вихрей зависит от диаметра емкости с топливом. С ростом диаметра емкости (как и для обычных пламен) происходит увеличение скорости горения. Получена следующая эмпирическая зависимость для скорости горения:

где: G — масса топлива, уносимая с единицы площади в единицу времени (кг/м2с); D — диаметр емкости с топливом (м).

а 6

Рис. 4. Схема экспериментальной установки для генерации огненных вихрей и фотография вихря:

а - вид сверху на схему экспериментальной установки; 6 - пример сформированного огненного вихря

Аналогичные соотношения для скоростей горения обычных пламен имеют вид, как в [21-25]:

Из (12)—(14) видно, что в случае образования (генерации) огненных вихрей рост скорости горения происходит намного быстрее. Например, было показано, что скорость горения в случае формирования огненного вихря при D = 0,2 м достигает примерно той же величины, как и в случае обычного пламени при D = 1 м. Напомним, что намного ранее в [26] найдено, что для топливных емкостей, диаметр которых превышает 1 м, горение будет турбулентным, так как число Рейнольдса восходящего потока топливных паров, покидающих сосуд, будет превышать 500. Как следствие, дальнейшего роста скорости горения с увеличением диаметра емкости не происходит.

Высота огненного вихря возрастала с увеличением диаметра емкости с топливом. Так, при D = 0,2 м высота огненного вихря изменялась в диапазоне Н = 2,3 - 3,5 м, в то время как при D = 0,5 м она варьировалась уже в диапазоне Н = 3,6 - 5,2 м.

Анализ экспериментальных данных позволил предложить зависимость для безразмерной высоты пламени:

где: Q' — безразмерная скорость тепловыделения; Г' — безразмерная циркуляция; кит — константы, определяемые экспериментальным путем. Для условий описываемого исследования было получено: к = 1,93 и т = 0,33.

Обезразмеривание скорости тепловыделения Q (Дж/с) и циркуляции Г (м2/с) производилось следующим образом:

где: рх, сх, Тх — плотность, теплоемкость и температура окружающего воздуха соответственно; g — ускорение свободного падения.

Изучение влияния циркуляции потока на динамику огненных вихрей и их характеристики продолжено в [20]. В этой работе предпринята попытка разделить влияние двух основных определяющих высоту пламени факторов: 1) скорости выгорания топлива; 2) циркуляции. Сделано предположение, что увеличение высоты пламени вследствие генерации вихря определяется лишь циркуляцией. В результате проведенных экспериментов предложено следующее соотношение для относительной высоты пламени Я:

где: Я — высота огненного вихря; Нр — высота пламени в отсутствие огненного вихря (вихрь приводит к росту пламени в локальной области генерации вихря); Г' — безразмерная циркуляция.

В [27] приведены результаты экспериментальных исследований влияния скорости горения на высоту пламени слабых (циркуляция имеет пренебрежимо малое значение) вихрей. Показано, что применение незначительной циркуляции приводило к трехкратному росту высоты пламени в случае горения этанола, в то время как высота пламени газовой (метан) горелки не изменялась. Объяснением этого может служить то обстоятельство, что скорость горения метана поддерживалась постоянной, а скорость горения этанола возрастала вследствие дополнительного притока тепла при наложении циркуляции. Таким образом, было показано, что скорость горения может оказывать существенное влияние на высоту пламени даже в условиях слабой циркуляции.

Распределения температур и скоростей. В [28] проведено комплексное экспериментальное исследование распределений температуры, скорости (в осевом и тангенциальном направлениях) и процесса вовлечения воздуха при формировании огненного вихря в случае горения пропана (диаметр газовой горелки 30 см) для разных скоростей тепловыделения (Q = 25 - 300 кВт). Было обнаружен сильный рост высоты огненных вихрей с ростом скорости тепловыделения: высота вихря варьировала в диапазоне от 0,65 до 1,77 м для Q = 25 кВт и от 4,33 до 6,51 м для Q = 300 кВт. Полученные данные отчетливо выявили существование трех основных областей по всей высоте вихря в зависимости от безразмерной координаты Z = z/H {z — вертикальная координата, Н — осредненная высота огненного вихря): 1) непрерывное (сплошное) пламя (0 < Z < 0,77); 2) прерывистое пламя (0,77 < Z < 1,22); 3) струйное пламя (Z > 1,22).

Распределения относительной температуры по высоте огненного вихря приведены на рис. 5, а. (см. обл., с. 3). Видно, что в области непрерывного пламени относительная температура растет очень слабо (АТс ~ Z0,06) во всем диапазоне изменения скоростей тепловыделения, а само превышение температуры (АТс ~ 1000 °С) намного больше, чем в случае обычного (безвихревого) пламени (ДТС ~ 850 °С). Это говорит о менее интенсивном перемешивании горячих продуктов и холодного втекающего воздуха в случае формирования огненного вихря. В областях прерывистого и струйного пламен наблюдалось резкое падение температуры, особенно значительное при высоких скоростях тепловыделения.

На рис. 5, 6 (см. обл., с. 3) показано распределение безразмерной осевой скорости по высоте огненного вихря. Отчетливо наблюдается рост осевой скорости в области сплошного пламени (Uzc ~ Zm) вплоть

до достижения максимального значения для всех скоростей тепловыделения, а затем ее резкое снижение в областях прерывистого и струйного пламен.

Среди работ российских авторов отметим исследования [29-34], в которых изучены особенности генерации и измерены некоторые характеристики свободных стационарных огненных вихрей.

Попытка изучить структуру течения в огненном торнадоподобном вихре предпринята в [29]. Вихри генерировались при горении спирта, налитого в цилиндрический сосуд высотой 9 см, диаметром 12 см, вращающийся вокруг оси симметрии. Начальная глубина жидкости 3 см. Визуальные наблюдения показали, что при частоте вращения сосуда в диапазоне 1,5-4 Гц пламя принимает колоннообразную форму и возникает вихревая огненная структура. Генерируемые огненные вихри не были строго вертикальными и неподвижными в пространстве. Они изгибались и совершали небольшие нерегулярные перемещения вокруг оси симметрии. Высота видимого столба пламени пульсирует со временем в диапазоне примерно от 30 до 40 см. Было проведено измерение полей скоростей в нескольких сечениях по высоте, перпендикулярных к оси симметрии, с использованием методики PIV. В качестве частиц-трассеров использовались стеклянные микросферы диаметром примерно 20 мкм и средней плотностью 0,2 г/см3. Измерение скоростей показало, что вихрь несимметричен относительно оси, имеются ядро вихря, где вращение происходит по закону, близкому к твердотельному, и область внешнего течения, где вращательная (тангенциальная) компонента скорости убывает. Максимум скорости U =1,5 ±0,2 м/с достигался на границе ядра диаметром d = 36 ± 9 мм.

Детальные экспериментальные исследования ква- зистационарных огненных вихрей отражены в [30-33]. Изучаемые огненные вихри генерировались тремя независимыми способами: 1) вращением нижнего основания подложки с горючими материалами; 2) закруткой воздушного потока лопастями, располагаемыми над неподвижной емкостью с горючим; 3) использованием бокового воздушного потока, направляемого перпендикулярно оси симметрии пламени.

Модельные огненные вихри формировались при сжигании: 1) сырой нефти для моделирования огненных смерчей пожаров на нефтехранилищах; 2) лесных горючих материалов (опада хвои сосны, кедра, ели, листвы) для моделирования огненных смерчей при лесных пожарах; 3) фрагментов деревянных зданий (крупно- и мелкомасштабных) для моделирования огненных смерчей при крупных пожарах в лесах, городах и населенных пунктах. В процессе проведения экспериментов после образования огненного вихря определялись его параметры: геометрические размеры (радиус, максимальная высота) по фотографиям вихря; температура газа на оси с помощью хро- мель-алюмелевой термопары; плотность теплового потока экспоненциальным методом с помощью датчика теплового потока, закрепленного на теплоизолированной рукоятке; вертикальная и тангенциальная компоненты скорости с помощью трубки Пито (метод измерения разности давлений навстречу потоку и перпендикулярно ему), а также фоторегистрацией траекторий движения мелкодисперсных частиц алюминия, вводимых в поток в направлении тангенциальной скорости вращения; радиальная скорость газа термоанемометрическим методом.

Анализ результатов измерений показал, что плотность теплового потока слабо зависит от типа горючих материалов. Плотность теплового потока в огненном вихре на 13% выше соответствующей характеристики при свободно горящей поверхности вследствие увеличения конвективной составляющей теплового потока при формировании вихря.

Для обобщения полученных результатов использовались безразмерные критерии F (критерий вращательного движения частиц) и Os (критерий Остроградского), определяемые как

где: v — коэффициент кинематической вязкости газа в вихре; Н — высота огненного вихря; Uz — осевая компонента скорости; Г — циркуляция скорости; г - радиус вихря; Uv — тангенциальная компонента скорости; Q — объемное тепловыделение; S — площадь поверхности горения; q — измеренная плотность теплового потока на определенной высоте (z = 1 см); X — теплопроводность среды; Т0 — температура газа на оси вихря.

Для расчета безразмерных критериев F и Os использованы результаты измерения высоты смерча Я = 0,4 - 1,0 м; температуры Т0 = 900 -1200 К, скоростей Uz и 1/ф на высоте z = 0,1 м (высота начала формирования вихря). Рассчитанные значения критериев при различных способах закрутки изменялись в диапазонах F = 0,67 - 0,76 и Os = 7,96 - 9,34. Близость значений критериев подобия для разных способов формирования огненных вихрей позволила сделать важный вывод о независимости процесса формирования огненных вихрей от способа закрутки газового потока.

В [34] описано простое портативное твердотопливное устройство, пригодное для генерации огненных вихрей и изучения их динамики в лабораторных условиях и на открытом полигоне. Устройство с ручным приводом было сконструировано на базе безынерционной катушки для рыболовного спиннинга, с которой была удалена шпуля. При испытаниях устройства на нем соосно закрепляли таблетку уротропина, которую затем поджигали (рис. 6, а). Высота пламени в отсутствие вращения изменялась в процессе горения от 2 до 7 см. Пламя имело неправильную форму, сильно зависящую от направления и силы ветра (при испытаниях на открытом полигоне). При вращении рукоятки со скоростью 0,1-1 об./с пламя принимало форму скрученного столба и увеличивалось по высоте до ~20 см. Так происходила генерация огненного вихря (рис. 6, б). Его форма была близка к цилиндрической либо конусообразной, а границы четко очерчены. Диаметр вихря составлял 1,5-2,5 см (почти вдвое меньше диаметра таблетки). Было обнаружено, что вихрь более устойчив к воздействию ветра, чем обычное пламя без вращения: ветер лишь отклоняет вихрь от оси, не разрушая его (рис. 6в).

Особенности генерации огненных вихрей. В [35-37] экспериментально изучен процесс перехода от обычного пламени в емкости к огненному вихрю. В [35] приведены результаты экспериментального исследования скорости горения жидких топлив при формировании огненных вихрей. Были сделаны следующие выводы: 1) увеличение скорости горения в огненных вихрях по сравнению с обычными пламенами явля-

Горение таблетки уротропина в устройстве

Рис. 6. Горение таблетки уротропина в устройстве: а - свободное горение в неподвижном состоянии; б - огненный вихрь во вращающемся устройстве; в — отклонение от вертикали огненного вихря ветром со скоростью —1,5 м/с ется результатом интенсификации конвективного тепло- и массообмена в пограничном слое втекающего потока над поверхностью жидкого горючего;

2) в пограничном слое втекающего потока отчетливо выделяются две области - внешняя (с горением) и внутренняя (без горения), причем первая характеризуется значительно большей скоростью испарения топлива; 3) высота как ламинарных, так и турбулентных огненных вихрей, генерируемых над емкостями с жидкими топливами, пропорциональна значениям окружающей циркуляции.

В [36] с использованием описанной выше установки (см. [19, 20] и рис. 4) исследованы крупномасштабные трехмерные неустойчивости, включая вращение и прецессии наклонного пламени в течение переходного процесса от обычного пламени к квази- стационарному огненному вихрю. Проведенные эксперименты выявили сильную зависимость времени формирования огненного вихря, отсчитываемого с момента поджига топлива, от размера (диаметра) емкости с топливом. Максимально быстрое образование вихря (50 с) происходило при горении топлива в емкости большого размера (D = 55 см), а при использовании самой маленькой емкости (D = 10 см) для генерации вихря требовалось существенно больше времени (800 с).

Результаты экспериментов позволили выявить следующие особенности процесса генерации огненных вихрей: 1) перед формированием огненного вихря пламя вращается вокруг геометрической оси симметрии с увеличивающейся угловой скоростью вплоть до достижения критической частоты вращения, необходимой для генерации огненного вихря; 2) скорость входящего потока флуктуирует синхронно с вращением пламени на начальной стадии, которая заканчивается в момент начала прецессии; 3) в квази- стационарном состоянии осредненные окружающие циркуляции и осредненные входные скорости являются линейными функциями размеров топливных емкостей; 4) частота вращения и прецессии пламени линейно зависит от осредненной скорости входящего потока - числа Струхаля равны Sh = 0,42 и Sh = 0,80 соответственно; 5) направления вращения пламени и прецессии пламени всегда совпадают; 6) вращение пламени вызывается периодическими пульсациями входящего потока воздуха, в то время как прецессия пламени возникает вследствие существования внешней рециркуляционной зоны в огненных вихрях.

В [37] при проведении экспериментов использовалась установка, схожая с описанной в [12]. Газовая горелка (топливо — пропан) диаметром 5 см устанавливалась в центре стационарного стола. Сеточный вращающийся экран (диаметр 50 см, высота 1 м) был выполнен из нержавеющей стали. Скорость вращения могла изменяться в диапазоне от 0 до 120 рад/ мин. В результате экспериментов были сделаны следующие выводы: 1) если угловая скорость вращения не превышала некоторого критического значения, то первоначально вертикально ориентированное свободно-конвективное пламя отклонялось на некоторый угол вследствие действия силы Кориолиса; 2) угол отклонения пламени от вертикальной оси увеличивался с ростом скорости вращения экрана, достигая 60°; 3) отклоненное пламя вращается относительно центральной оси установки со скоростью, равной скорости вращения экрана; 4) при достижении критической скорости вращения экрана наклонное пламя опять становилось вертикальным и происходило окончательное формирование огненного вихря; 5) частота пульсаций отклоненного пламени была выше частоты пульсаций обычного пламени без вращения экрана.

В [38] изучены особенности формирования наклонных огненных вихрей. Отмечается, что основные физические явления, приводящие к образованию атмосферных вихрей (пыльных дьяволов, торнадо и т.п.), очень схожи между собой. Так, вследствие сильного влияния эффектов плавучести на процесс формирования и распространения указанных вихревых структур их оси расположены почти вертикально. Тем не менее в ряде случаев при пожарах (например, 28 октября 2007 г. в Калифорнии) наблюдалось формирование огненных вихрей с наклонными осями, для которых плавучесть не могла быть основным источником образования и существования. Для экспериментов по генерации наклонных огненных вихрей использовалась установка типа фиксированного каркаса, которая располагалась на подставке с регулируемым углом наклона (0-30°) относительно горизонтальной поверхности [14, 18]. В итоге при сжигании различных жидких топлив (метанола, этанола, пропанола) были получены огненные вихри с наклонными относительно горизонтальной поверхности осями, качественно повторяющие вид наблюдаемых огненных вихревых структур, имевших место во время пожара в Калифорнии (рис. 7, см. обл., с. 3). Было показано, что пламя может становиться длиннее без увеличения скорости горения. Высота пламени в экспериментах изменялась путем блокирования верхней части прорезей для входа воздуха. Было найдено, что длина пламени не зависит от угла наклона для данной скорости горения. Таким образом, был сделан вывод, что параметры огненных вихрей в исследованном случае определяются в значительной степени интенсивностью вращения и процессом вовлечения воздуха, нежели эффектом плавучести.

В [39] приведены результаты модельных экспериментов по изучению возможности генерации огненных вихрей вследствие взаимодействия линейных фронтов пламени различной конфигурации и сносящего внешнего воздушного потока. Мотивацией для этого исследования послужил огненный вихрь, наблюдавшийся во время лесного пожара в Бразилии в 2010 г. Указанный огненный вихрь возник над узкой, но длинной линией огня и двигался вдоль этой линии приблизительно с постоянной скоростью. Он образовался вследствие взаимодействия прямолинейного фронта огня и фонового ветра, так как поблизости не было ни гористой местности, ни высоких зданий, ни даже деревьев.

В качестве топлива в экспериментах использовался этанол, размещаемый в желобах различной геометрии (L-образной с разными размерами сторон и углами расположения к сносящему воздушному потоку), а также нагреваемые никель-хромовые полоски той же конфигурации. Скорость горизонтального потока воздуха варьировала в диапазоне от 0,05 до 0,4 м/с. Генератор дыма использовался для визуализации течения. На рис. 8 показаны одна из использованных конфигураций желобов с топливом и пример образовавшегося огненного вихря, двигающегося вниз по течению, параллельно сносящему потоку воздуха. Диаметр генерируемых вихрей был приблизительно равен ширине использовавшихся для создания пламени желобов (2 см), а высота достигала 50 см и даже более в зависимости от конкретных экспериментальных условий.

Полученные результаты подтвердили данные о существовании некоторого критического значении скорости ветра, при котором образуется огненный вихрь [40-42]. Если скорость ветра ниже или выше этого значения, то генерация огненных вихрей не происходит или образующиеся вихревые структуры имеют низкую интенсивность. В [39] все типы огненных вихрей образовывались в диапазоне скоростей между 0,15 и 0,35 м/с. Показано, что значение критической скорости Ucr пропорционально (и одного порядка) скорости генерируемого вследствие наличия пламени восходящего потока, и определяется следующим образом:

где: g — ускорение свободного падения; Н — высота пламени в отсутствие огненного вихря (вихрь приводит к росту пламени в локальной области генерации вихря).

Эксперименты показали, что один из ключевых параметров — длина линии огня — важен для генерации огненного вихря, а угол между линией огня и сносящим потоком воздуха не оказывает большого влияния на процесс формирования вихря.

Оценки критической скорости бокового ветра. Многочисленные исследования показали важность присутствия бокового ветра для процесса генерации огненных вихрей. В [41] выполнен анализ, позволяющий проводить оценки скорости бокового ветра, при котором образуются наиболее интенсивные огненные вихри. Сначала критическая скорость Ucr была представлена в виде функции всех возможных физических величин, оказывающих влияние на процесс формирования вихрей, в виде

где: ср — теплоемкость воздуха; L — горизонтальный масштаб пламени; Q — количество теплоты, выделяющееся в единицу времени с единицы площади

Одна из конфигураций

Рис. 8. Одна из конфигураций (L-образная) использованного в экспериментах линейного пламени для генерации вихрей (о) и типичный движущийся огненный вихрь (6), зафиксированный для показанной конфигурации пламени в сносящем потоке воздуха. Ширина линии огня 2 см; скорость бокового ветра 0,25 м/с. Поток направлен перпендикулярно плоскости изображения навстречу наблюдателю области горения; р0 — плотность воздуха при температуре окружающей среды; Ар — разница плотности при температуре пламени и температуре окружающей среды; Г0 — температура окружающей среды; АТ — разница температуры пламени и температуры окружающей среды; g — гравитационное ускорение. При записи (22) было сделано шесть допущений:

  • 1) количество теплоты, уходящее в землю (основание), пренебрежимо мало по сравнению с теплотой, генерируемой вследствие реакции горения [43];
  • 2) сила вязкости намного меньше сил инерции и плавучести;
  • 3) теплопроводность и массообмен пренебрежимо малы;
  • 4) давление принимается постоянным;
  • 5) реакции горения протекают с бесконечно высокими скоростями;
  • 6) работа, производимая силой плавучести, пренебрежимо мала.

Применяя тг-теорему анализа размерностей [44, 45], из (22) было получено:

где Яр Я2, Я3 - безразмерные параметры.

Учитывая, что т' = QI (ср АТ) , где т' — расход топлива с единицы площади области горения в единицу времени, безразмерный параметр Я3 равен квадратному корню из «топливного» числа Фруда Frу, определяемому как

В обычных пламенах безразмерные параметры Яj и П2 могут быть приняты постоянными. Тогда (21) можно переписать в следующей форме:

Далее была предпринята попытка обобщить большой массив данных как для модельных лабораторных вихрей, размер которых не превышает 1 м, так и для реальных огненных вихрей, размер которых может быть более 1 км [41]. В результате была найдена зависимость безразмерной критической скорости от Frj12, вокруг которой удовлетворительным образом группируются все имеющиеся данные [16,41,43,46-49], в виде

С учетом хорошо известного соотношения НИ- Frnf (Я — высота пламени и 1/5 < п < 1/3) [50, 51] и выражения Ub ~ (gH)'n [51], где Ub — скорость на вершине пламени вследствие плавучести, полученное уравнение (26) подтверждает ранее сделанное в [40] утверждение о пропорциональности Ucr и Ub.

Оценки высоты пламени. Эта одна из основных характеристик пламени, которая в случае формирования огненного вихря может существенно возрастать. Вихрь Бюргерса характеризуется двумя основными параметрами — радиусом ядра R (область твердотельного вращения) и значением циркуляции Г. Тогда следуя (20), высота пламени Я будет функцией следующих параметров:

Применяя метод анализа размерностей, из (27) можно получить, как в [41]:

Как и ранее, безразмерные параметры П1м П2 — постоянные величины в обычных пламенах, а Я4 имеет порядок 1. Таким образом, безразмерная высота пламени зависит в основном от параметров Я3 и П5. Если Г » (gL3 f1 , то можно предположить что безразмерный параметр Я5 доминирующий. Из баланса (равенства) тангенциальной и скорости вследствие плавучести следует

где W — ширина пламени.

Ширина пламен может быть оценена, как в [50]

Допуская, что (30) и (31) выполняются и в случае огненных вихрей, (29)-(31) приводят к следующим соотношениям:

Соотношения (32) и (33) могут быть переписаны в виде одного выражения:

Огненные вихри при пожарах в замкнутых пространствах. В современных промышленных строениях, как правило, имеется значительное количество помещений с отверстиями в потолках, стенах, которые могут способствовать формированию вращающихся пламен при пожарах. Для эффективного предотвращения возгораний в промышленных зданиях и максимального снижения ущерба из-за пожаров необходимо изучать условия возникновения вращающихся пламен (огненных вихрей) при пожарах в замкнутых пространствах.

В [52] проведен простой теоретический анализ и получены результаты экспериментального исследования особенностей образования вращающегося пламени в условиях пожара в однокомнатном помещении при наличии потолочного отверстия и отверстия в стене (открытой двери). С целью поиска определяющих параметров были использованы уравнение теплового баланса из [53] и соотношения для скорости тепловыделения и расхода горячих газов через потолочное отверстие из [54]. Акцент делался на поиске некоторого комплексного геометрического параметра X, определяющего условия формирования огненных вихрей и записываемого как

где Ас, A,, Af- площадь отверстия в потолке, дверного проема и возгорания (емкости с топливом) соответственно.

С учетом угла поворота двери эффективная площадь подсоса воздуха А( в помещение определяется как

где: w — ширина двери, h — высота двери, 0 — угол поворота двери.

В результате существенных упрощений (отбрасывания всех многочисленных физических величин, кроме геометрических) получено следующее соотношение для модификации комплексного геометрического параметра X', учитывающего особенности геометрии помещения:

Отметим, что определяющим угловым параметром является не угол поворота двери, а угол ориентации двери относительно емкости с топливом:

где: ф — угол между дверью и линией, проходящей через ось симметрии двери и через край емкости с топливом; d — расстояние между дверью и емкостью с топливом.

В [52] также описаны эксперименты по горению в модельной комнате длиной 0,68 м, шириной 0,42 м и высотой 0,42 м. Во время проведения экспериментов основные геометрические параметры варьировались в следующих диапазонах: Ас = 196 - 841 см2, А, = 25 - 225 см2, d = 17,5 -52,5 см, w = 9 -18,5 см, 0 = 15°- 45°. В результате были выявлены режимы с образованием и без образования огненных вихрей (рис. 9, см. обл., с. 3). Например, при полностью открытой двери (0 = 90°) генерация огненных вихрей не наблюдалась (рис. 9а). На рис. 10 приведены данные обобщения экспериментальных результатов в координатах X' = /(ф). Видно, что в зависимости от значений Х'иф отчетливо выделяются две области (с генерацией огненных вихрей и без нее).

Зависимость модификации комплексного геометрического параметра X' от угла ориентации двери ф относительно емкости с топливом

Рис. 10. Зависимость модификации комплексного геометрического параметра X' от угла ориентации двери ф относительно емкости с топливом

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы