胡桃木板材下表面火蔓延过程研究

摘要

随着社会发展以及人们审美的提升，不同建筑物的装修类型也逐渐趋向于多样化。木制品由于其清新简约的风格备受青睐，所以人们在墙壁、屋顶、地板表面往往会再加上一层木制装饰物。但是木制品属于易燃材料，一旦着火，火焰将迅速向周围进行蔓延，从而点燃更多的地方，造成更大的火灾危险。目前国内关于木材面板研究较多的是其双面悬空的火蔓延实验或者贴墙的竖直火蔓延，而关于木材不同角度的下表面贴壁火蔓延一即顶板火蔓延的研究仍然较少，因此很有必要对其火蔓延特性进行研究。 首先，本文选用厚度为3mm的典型装修材料胡桃木面板，通过数字图像的方法，研究了其顶板在不同角度情况下无侧壁的下表面火焰蔓延特性。研究表明，在不同角度范围内火蔓延经历着熄灭、稳定燃烧、加速燃烧等变化过程，火焰形式也有层流到湍流的变化过程。在大于30°时下表面火焰的湍流度随着角度的变大在不断地增加，同时火焰会出现湍动和破裂，且火焰长度及热解区域与角度呈正相关。对木材试样贴壁火蔓延行为分析发现，当热薄型木材贴壁时，应将之视为热厚型材料。下表面火蔓延的临界角度为30°，最小蔓延速度为0.25cm/s。其次，与悬空火蔓延和上表面火蔓延实验对比发现，下表面的火蔓延较上表面会更加稳定。而且，在可燃物悬空火蔓延过程中随着角度的增加，火蔓延逐渐由下表面主导，转为由上表面主导，这个临界角约为70°。在悬空火蔓延中，当倾斜角度大于30°时，下表面火焰长度小于上表面火焰结构中沿可燃物表面传播的火焰长度；当倾斜角度低于30°时，下表面火焰会突然增大。另外，为了得知下表面引燃火焰在火蔓延初期中的作用，本文使用数值模拟来研究火焰在不同倾斜角度下对木材的影响，发现两种火焰对木材预热区域点燃方式存在不同。

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