建筑火灾特殊现象的应用基础研究

获奖级别：国家安全生产监督管理总局安全生产科技成果二等奖

主要完成单位：中国科学技术大学

主要完成人：范维澄 杨立中 翁文国 陈晓军 宋虎

获奖年：2004

项目简介：

　　该项目通过实验模拟和数值模拟等多种手段，探索了火灾中危害较大的特殊火灾现象（轰燃和回燃）产生的机制、临界条件以及抑制措施，取得了许多创新的研究成果。

　　首先，建立了小型回燃实验台和盐水模拟装置：(1)通过盐水模拟实验发现：回燃的发生与开口形状及位置关系密切；(2)小尺寸回燃模拟实验研究了回燃产生的临界条件和细水雾抑制回燃产生的可行性及其抑制机理。(A)发现回燃现象在有点火源存在下产生的决定性参数是腔体内的燃料质量百分比；(B)顶部开口形式回燃产生的燃料质量百分比的临界值比端部开口形式的低；(C)细水雾抑制回燃产生的机理是使腔体内的燃料质量百分比降低；(3)利用非线性动力学中的突变和分岔理论分析了回燃现象，并建立了其非线性动力学模型。

　　其次研制了热辐射式火灾特性试验台、小型轰燃台等装置：(1)通过实验归纳总结了可燃材料火焰影像面积随时间的变化规律；(2)提出了纤维素材料在火灾环境中热解的一种改进模型。模型中考虑了由于表面温度的升高而引起的对流和辐射热损失以及木材表面的收缩；(3)研究了不同可燃物达到轰燃的时间与可燃物物性之间的关系，实验证实了不同可燃物在轰燃发生瞬间着火时间的差异。

　　该项目率先进行了如下的一些研究：火焰影像面积的时间变化规律；不同材料达到轰燃时间的差别；利用数字粒子图象技术DPIV研究重力流流场结构；不同开口回燃现象产生的决定性参数及其临界值；采用细水雾抑制回燃的产生等，研究中提出的可燃材料在火灾过程的热解改进模型、回燃现象非线性模型是火灾科学理论的新发展。