【优博微展2018】赵金龙：持续泄漏溢油流淌火扩散和燃烧机理与模型研究

赵金龙：2018年清华大学优秀博士学位论文二等奖获得者

持续泄漏溢油流淌火扩散和燃烧机理与模型研究

Experimental and Model Study on the Spread and Burning Behaviors of Continuous Liquid Spill Fires

作       者：赵金龙          

指导教师：黄弘

培养院系：工物系          

学       科：核科学与技术

读博感言：坚持所想，勇于尝试

研究背景/选题意义/研究价值

油品在储存、运输和加工过程中极易发生泄漏形成溢油流淌火事故。溢油流淌火燃烧范围相对传统油池火燃烧范围较大，并且燃烧区域不确定，对周边装置和救灾人员造成巨大威胁。例如漳州古雷罐区事故，溢油流淌火直接造成临近3个储罐失效，进而造成事故升级。

研究溢油流淌火的燃烧和扩散机理，解决不同泄漏量下油品的扩散燃烧范围和影响区域，对保障油品储运安全意义重大。同时，《美国消防指导手册》和《火灾动力学》等都指出溢油流淌火是下一个阶段的研究重点。因此，选题有利于推动基础学科的进一步发展。

主要研究内容

本文主要为大尺度、小尺度和薄油层实验研究，重点研究溢油流淌火的扩散规律、燃烧规律以及影响流动和燃烧的主要因素。

1. 通过大尺度实验主要将溢油流淌火的扩散过程进行了分阶段表述，并得出溢油流淌火的燃烧速率偏低；

2. 通过小尺度溢油流淌火实验分别确定了不同种类油品燃烧速率偏低的原因，明确了火焰辐射透射是造成溢油流淌火燃烧速率偏低的原因；

3. 通过薄油层燃烧实验，确定了不同厚度下辐射透射量。

基于以上实验研究，结合火焰热量反馈过程，建立了溢油流淌火燃烧速率模型，结合液层的流动过程，得出了不同泄漏量下的最大燃烧扩散面积。

火焰热量热量反馈过程示意图

传统研究很少关注油品与底面垫层之间的热量损失，但溢油流淌火燃烧中，该部分十分明显。

正庚烷燃烧过程中，辐射透射量随油层厚度的变化规律图

当油层厚度小于时，穿透油层的辐射量增加十分明显。

主要创新点

1. 确定了不同种类的油品在燃烧扩散过程中热量损失的形式。定量计算了燃烧扩散油层的热量损失，建立了溢油流淌火的燃烧速率模型。

2. 研究了油层对火焰辐射反馈的吸收规律，将辐射反馈分为为两部分：可吸收部分和不可吸收部分，建立了不同油品的辐射透射的计算模型。

3. 在考虑燃烧速率的基础上，建立了溢油流淌火的扩散模型，定量计算了不同泄漏量下的最大扩散面积。

代表性学术发表

 1. Zhao J, Huang H, Li Y, et al. Experimental and modeling study of the behavior of a large-scale spill fire on a water layer[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2016, 43:514-520.

2. Zhao J, Liu Q, Huang H, et al. Experiments investigating fuel spread behaviors for continuous spill fires on fireproof glass. Fire Science, 2017, 35(1):80-95. 

3. Zhao J, Huang H, Jomaas G, et al. Spread and burning behavior of continuous spill fires[J]. Fire Safety Journal, 2017. 

作者：赵金龙 

供图：赵金龙 

编辑：清华大学研究生院 周明坤  吴佳瑛  李文

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