基于FireFOAM的火焰加速突变行为的数值模拟

发布时间：2024-02-02 21:10

　　为了研究倾斜固体表面顺流火焰蔓延的突变行为特性,基于OpenFOAM开源计算流体软件的FireFOAM瞬态湍流火焰求解器,以典型可炭化材料瓦楞纸为原型,分析了倾斜角度为0°到30°范围内火焰形态、质量损失速率和固体表面热量分布的变化规律。结果发现火灾特性参数(火焰倾角和面积)随倾角增加而增加,且在倾斜角度为10°和20°之间存在突变区域。当倾角小于10°时,火焰行为及固体表面接收到的热量分布基本保持不变;当倾角大于20°时,火焰面积及火蔓延速度随时间增大,火焰倾角变化较大且热量分布随时间变化逐渐增加。通过判断未燃区热量分布和温度之间的特征比值的变化趋势,揭示了固体表面倾角与火蔓延突变及加速行为的影响机制。

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图1计算区域划分(单位:m)

Ren等人发现[11],壁面上的第一个网格大小需要小于等于3mm才能获得较为准确的传热值,在本模拟中,整个流体计算区域模型的网格被设置为:Δy=3mm,Δx=5mm,Δz=5mm。固体区域在厚度方向的网格需要小于材料扩散率的平方根[12],即Δysolid=0.25mm....

图2不同倾角下固体火蔓延时序图

式中:ti表示火蔓延过程总时间;t为当前时刻。不同倾斜角度θ的火蔓延过程总时间分别为:100s、68s、20s和9s。图2给出了不同工况下的火蔓延时刻典型的火焰形态图片。从图2可以明显看出,倾斜角度为0°和10°的火蔓延过程较为缓慢,发展比较平稳,火焰形态规则,接近于准稳....

图3倾斜角度下顺流火焰物理模型

通过对比不同倾角下火焰的几何形态,可以构建出一个顺流火蔓延物理模型,如图3所示。模型中一个分为三个区域,分别为炭化燃尽区(xb),热解区(xp),未燃区(xpr)。固体表面产生的火焰与材料表面之间的倾斜夹角被定义为火焰倾斜角度α,固体与水平面之间的夹角被定义为θ。3.2火蔓延速....

图4不同倾角下实验与模拟结果对比(a:0°;b:20°)

图5为是在不同放置角度下热解前锋位置随时间的变化曲线图。从图中可以明显看出,在角度为0°和10°时,火蔓延趋势较为稳定,与时间保持线性关系,并未随时间发展出现较为明显的加速度。在角度为20°和30°时,热解前锋位置与时间不再保持线性关系,随着时间的增大而增大,并且增大趋势越来越快....

本文编号：3893171