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国外研究现状对火旋风的研究已经开展了近半个世纪，无论是在自然界森林大火或是在城市建筑住宅火灾中，火旋风都常有发生。由于这种由浮力驱动的旋转火焰在燃烧过程中不断卷吸周围空气，因此周围引进的空气流极有可能形成导致涡核的剪切流场，增强破坏能力。而在高层建筑的竖井通道中，火旋风燃烧也恰恰利用这种浮力驱动机制，特别是玻璃幕墙和建筑之间更容易产生。针对火旋风燃烧特性的研究起始于上世纪60年代Emmons 和Ying[2] 进行的实验研究，他们将油盘放置于一个边缘带有进风槽的圆罩内，通过控制圆罩的转速产生火旋风，研究不同旋转动量情况下火羽温度和高径比的变化情况。Satoh 和Yang[3]通过向四方形包围的壁面四边缝隙喷射空气，产生旋转流，让火焰形成火旋风，他们认为火旋风的形成原因是大气的不稳定性。1962年，Byram和Martin[14]通过旋转发生桶首次在实验室中制造了火旋风，标志着对于火旋风的研究逐渐进入了实验室的模拟阶段。Chuah[17-18]等对小尺寸火旋风进行了多组不同的实验，并且通过利用缩比分析，求解组分、能量和Burgers 涡的耦合方程等一系列方法，得到了火焰与燃料表面的平均热交换率是关于涡核半径的函数这一结论。64157
2 国内研究现状
国内的金晓钟、程邦俞[4]等人针对森林火旋风及其特性进行了非常深入的研究。研究内容包括森林火旋风形成的物理机制、热涡的速度分布、火旋风转向等。中国科技大学的陈长坤[11]等则对建筑中火旋风漂移进行了理论探讨研究，提出了一种研究建筑内火旋风中心飘移现象的分析方法。结合此方法，应用大涡模拟技术对建筑内火旋风中心飘移现象进行了数值模拟研究，得到了火旋风中心飘移的平均角速度、温度峰值 、高温中心位置等重要参数。中国科技大学的张林鹤、刘乃安、路长[13]等人通过设计一个在边角对称开有缝隙的六棱柱体火旋风发生装置，探讨了火旋风特征参数的测量方法，实验模拟了火旋风的发生与发展，对火旋风的温度分布、速度和燃烧时间随燃料和环境变化的规律进行了比较分析。论文网
哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院的杨春英，武红梅，霍岩[9]为进一步研究火旋风机理，在实验室条件下进行了一系列有关小尺寸方形竖槽道内的火旋风实验。根据对实验现象的观察，发现槽道内形成的旋转火焰的竖直方向具有明显的分界，且可根据其特征分为3个高度区域。并通过进一步的分析得到旋转火焰最大轴向速度取决于旋转火焰中心和外围热空气的温度差以及旋转火焰顶端的第3区域火焰长度、以及旋转火焰最大周向速度与最大轴向速度的关系取决于油盆半径和旋转火焰顶端主要受浮力作用的火焰长度这两个有意义的结论。
哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院的武红梅、周允基、郜冶[10]为了进一步了解火旋风的发生机理,采用大尺寸的(2.0m×2.0m×15.0m)火旋风发生装置进行了实验。该装置为单侧缝、底部有小开口的竖形槽道,并采用大涡模拟技术对底部有3个开口的数据进行了数值模拟,还分别对底部无小开口、底部有三侧全打开、有1个和2个小开口的情况进行了数值模拟研究。得到了除在底部三侧全打开时没有火旋风形成,其他情况皆能形成火旋风的结果。在能形成火旋风的情形下,发现火旋风的旋转中心偏离几何中心以及火旋风的火焰顶端不连续的特征。
中国科技大学的秦俊，廖光煊，万玉田，范志航[8]等则进行了火旋风的模拟实验研究。通过应用热成像方法得到了火旋风温度场的数据结构及数值分析，以及观察到火旋风火焰特有的大的高度直径比的物理现象，同时发现，火焰高度比相同燃料、油液面积情况下的油池火高度高，直径比相同情况的油池火直径小等结论。