木垛火的研究现状概况

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实际火灾中，着火物体的几何形状和结构往往是很复杂的，结构间的相互作用强烈影响燃烧状况[1-4]。对火灾科学的实验研究而言，确定一种稳定、复现性较好的标准火源具有重要意义。木垛火就是一种燃烧状况受这种复杂性控制的燃烧床。木垛是由交叉排列的木棒所组成, 木垛内传热受到限制，燃烧表面之间存在交叉辐射，这样使得截面相当大的木棒也能燃烧。木垛火以其简单、对称及不封闭性及可重复性等特点，在火灾中被用于研究火的发展及蔓延规律，有的研究机构还将其作为一种火灾实验的标准火源[5-7]。63644

木垛的燃烧可分为通风控制燃烧和燃料控制燃烧。Gross和Block对这两种状态下木垛的燃烧速率都进行了研究，结果表明，通风控制时木垛的稳定燃烧失重速率与木垛的空隙因子成线性关系；燃料控制时其稳定燃烧失重速率则由各根木棒的粗细控制，与空隙因子无关[8-9]。

中国科学技术大学的胡隆华等曾对木垛火进行了详细的研究，在特定的实验空间中设计了32组不同结构的木垛。在实验过程中测量了木垛的质量燃烧速率，比较线性模型、幂函数模型、指函数模型拟合木垛在增长阶段的质量损失速率的相关性。结果表明线性增长模型最适合描述木垛火的增长阶段，推导出描述燃烧增长系数的经验公式[10]。测量并分析了火焰温度、燃烧产物中CO、CO2和O2的浓度、质量损失速率，结果表明：火焰温度，燃烧产物中CO、CO2和O2的浓度及质量损失速率在小空隙因子燃烧状态和大空隙因子燃烧状态下呈现出不同的变化，与空隙因子的关系也不相同[11]。并提出了一种通过燃烧产物中CO浓度来判别木垛燃烧临界状态的方法，采用该方法判别的结果与通过分析木垛燃烧失重速率得到的结果基本一致[12]。

中国科学技术大学的刘江虹博士曾针对木垛火进行细水雾灭火实验，探究了细水雾作用高度、供水流量(压力)、火源功率以及火源位置对细水雾灭火有效性有一定的影响，最终细水雾抑制熄灭木垛火的机理[13]。论文网

南京理工大学的余永刚教授对细水雾与固体木垛火相互作用问题进行小尺度模拟实验研究。利用热电偶、数码摄像机等测量了细水雾作用前后燃烧场的变化特征。结果表明：细水雾扑灭木垛燃烧的明火效果较好，但不能有效抑制阴燃现象，且喷雾气压、预燃时间和木垛结构形状对灭火过程有显著影响。在一定范围内，喷雾气压与灭火时间成反比关系；预燃时间与灭火时间成正比关系[14]。

中国科学技术大学的纪杰等曾选取樟木、杉木和白木试样进行了一系列实验，测量了火蔓延速度、火焰高度、火焰温度和试样表面温度。结果表明，火焰高度随试样宽度增加而增大，并在宽度增加至某个值后不再增大;同宽度下，密度大的试样火焰高度大.放置角度为负时，不同密度试样的火蔓延速度差较小，角度为正时，火蔓延速度随角度增加而增大，且不同密度试样的火蔓延速度差变大[15]。

杨晓涵在IS09705试验房间内进行一定荷载的木垛火试验。利用火灾动力学模拟软件FDS针对同样的火灾场景进行模拟计算。比较不同网格配置对模拟结果的影响。结果表明：Multi—block格点配置是最佳的格点配置形式。其模拟得到的木垛火热释放速率变化、烟气温度变化、C02体积分数变化的结果能够很好地与实测值吻合，但对C0体积分数不能准确模拟[16]。

上海交通大学的陈玉明从能量守恒方程出发, 推导自由空间木垛火蔓延速率及质量燃烧速率方程, 进一步得到木垛中热流密度的表达式。从而只需测得火焰温度就能通过模型求得木垛火蔓延速率及质量燃烧速率, 并通过实验证明模型预测结果基本与实验结果相符[17]。