Модель випромінюючої поверхні полум’я над розливом горючої рідини в умовах вітру

Abstract

Об’єктом дослідження є процес горіння рідини в розливі, а предметом дослідження – геометричні характеристики полум’я, зокрема, його довжина і кут нахилу. Побудовано модель випромінюючої поверхні полум’я над розливом рідини довільної форми, що горить. Суть підходу полягає в тому, що довжина полум’я у заданій точці дорівнює довжині полум’я у точці кругового розливу, розташованій на тій самій відстані від межі розливу. Це дозволяє узагальнити відомі емпіричні залежності на випадок розливу довільної форми. При цьому довжина полум’я є степеневою функцією відносно відстані до межі розливу і питомої масової швидкості вигорання рідини. Для врахування впливу вітру на форму факела використовується емпірична залежність довжини і кута нахилу полум’я від швидкості вітру. Припускається, що вітер деформує полум’я таким чином, що всі точки поверхні полум’я відхиляються на однаковий кут від вертикалі. Чим меншими є розміри розливу та питома масова швидкість вигорання рідини, тим сильніше вітер відхиляє полум’я від вертикальної осі. Це пов’язано із формуванням більш потужних висхідних потоків над осередком горіння при збільшенні його розмірів і інтенсивності вигорання рідини. Побудовано модель випромінюючої поверхні факела в параметричній формі. Отримані з моделі результати добре узгоджуються з експериментальними. Відносна похибка для кута відхилення полум’я вітром від вертикальної осі не перевищує 9 %. На практиці це відкриває можливості для розрахунку теплового впливу на сусідні технологічні об’єкти, а також визначення безпечних зон для розташування особового складу та техніки, задіяних у ліквідації пожежі. Модель може бути використана для уточнення теплового впливу пожежі на сталеві і бетонні конструкції.