当燃料燃烧时,火焰由浮力驱动,在这个过程中,流体会因为温度升高或密度减小而向上流动,从而使周围的介质流向火焰,这被称为火焰对周围空气的卷吸。此外,火焰还会向周围发射热辐射,从而有可能引燃附近易燃的物质。这种由于相邻火源的辐射而导致的蔓延性火灾,往往导致更为严重的人员和财产损失。因此,有必要开展辐射作用下液体燃料的点火特性研究。本文实验在2 m×6 m×4 m的封闭实验舱中进行,实验系统包括着火油盘/外界辐射板、待引燃液体油盘和数据采集装置等构成。其中,油盘直径为74、114、150和200 mm的石英玻璃槽;数据采集系统包括视频采集系统、温度采集系统、质量采集系统和热流采集系统等。主要的研究工作如下:研究了相邻油池火引燃液体燃料行为及临界判据。分析了辐射板/相邻油池火引燃液体燃料的点火现象,说明了临近火源作为辐射源和高温热源的双重作用,将点火阶段划分为加热升温阶段、蒸气积聚阶段和瞬时引燃阶段,其中,在蒸气积聚阶段,正庚烷和乙醇的油温缓慢上升至40℃和33℃左右。对临界点火距离进行了讨论,结果表明随着油盘直径的增大,两种燃料的临界点火距离都增大,乙醇的临界点火距离在0.20 D-0.47 D之间,而正庚烷的临界点火距离在0.95 D-1.40 D之间,后者远大于前者,更具危险性;对辐射热流进行了分析,建立了辐射热流与油盘间距之间的数学关系,并分析了临界辐射热流随油盘直径的变化规律;探究了点火时间的变化规律,发现油盘直径对点火时间影响不明显,点火时间随油盘间距变化显著,油盘间距增加,点火时间也随之增加。定量表征了基于圆柱体辐射模型的区域辐射热流。首先分析了点源辐射模型,发现预测值远大于实验值,平均误差超过100%,误差源于点源模型本身对火焰均匀性和等温性的假设;分析了圆柱体模型,发现正庚烷燃料的计算结果与模型预测值较吻合,其中,辐射热流在1.5-2.8 k W/m~2范围内,计算值与实验值吻合较好;而当辐射热通量大于2.8 k W/m~2后,计算值与实验值趋于离散。而乙醇油盘接收的辐射热流与实验值吻合较差且前者整体小于后者。在前人圆柱体模型的基础上对待引燃油盘液面接收的辐射热流进行了量化,通过MATLAB程序进行面积分,从而得到了待引燃油盘液面接收的平均辐射热流,进而确定了等效辐射距离,并发现其与油盘间距存在线性关系,通过对等效辐射距离以内的辐射热流进行积分,发现当D=150和200 mm时,该比例最高超过50%,而当D=74和114 mm时,这一比例明显低于油盘尺寸更大时的情况,最大时也不超过20%。研究了相邻油池火引燃液体燃料的传热机理。通过蒸发速率实验值与预测值的对比,发现热损失项和对流项均可以忽略不计。计算了火焰不同高度处的卷吸速度,结果表明相同条件下正庚烷的卷吸速度大于乙醇,随着高度的增加,火焰卷吸速度逐渐降低。正庚烷和乙醇燃料被引燃时的饱和蒸气压分别为12334 Pa和11082Pa,相应地,两者被引燃时的初始浓度分别为12.2%和10.94%,通过菲克第二扩散定律计算得到液面上方5 mm处的蒸气浓度,发现在油盘尺寸不变时,蒸气浓度随着油盘间距的增大而增大,引燃处蒸气浓度随油盘间距的变化趋势并不受油盘尺寸的影响。乙醇的燃烧温度极限为12–44℃,油盘II中的燃料并没有在一开始就被引燃,是因为液面上方特定高度的蒸气浓度随时间的增大而增大,且油盘间距不同时,引燃所需的蒸气浓度也不同,需要持续辐射若干时间以达到这一浓度,燃料才会被引燃。