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沸溢火灾是原油储罐特有的一种火灾表现形式,沸溢会使火焰温度与热辐射瞬间增大,喷溅的油滴在储罐四周形成大面积池火,阻止救援人员靠近,威胁周围设施设备。同时由于储罐区选址的特殊性,沸溢火灾燃烧过程中往往都伴随着环境风的存在。环境风能促进可燃气体与空气混合,使火焰发生倾斜,改变火焰对燃料的热反馈,增强火焰对下风向处的热辐射。这些都对沸溢油池火消防与救援工作提出新的考验。因此,研究环境风作用下的沸溢池火燃烧特性具有重要意义。本文围绕环境风作用下沸溢池火燃烧行为及灾害特性,利用胜利原油开展小尺度沸溢池火实验研究。利用电子天平获得质量数据,得到沸溢池火质量燃烧速率变化特征。无风条件与环境风作用下的沸溢池火具有相似的燃烧过程,根据燃烧速率变化,其燃烧过程可划分为四个阶段:增长阶段、准稳态燃烧阶段、沸溢燃烧阶段及衰减熄灭阶段;稳定燃烧速率随油池尺寸增大而增大,随风速的增大先增大后减小,在1.0m/s风速时达到最小值,而与初始油层厚度基本无关;沸溢燃烧速率随尺寸及初始油层厚度增大而增大,随风速变化规律与稳定燃烧速率相似,在0.5m/s风速时存在最小值。通过图像处理分析沸溢池火火焰长度与倾角变化特征。结果表明,无风条件下火焰长度由质量燃烧速率大小决定,而环境风作用下火焰长度同时受到燃烧速率与风速的影响;通过无量纲分析,分别建立无风与环境风作用下胜利原油沸溢池火不同燃烧阶段火焰长度的数学模型;火焰倾角随风速的增大而增大,随油池尺寸的减小而增大,沸溢燃烧阶段火焰倾角比稳定燃烧阶段小1-3°;火焰倾角正切值与无量纲Richardson数的倒数成正比。通过沸溢前的气泡破裂声判定沸溢发生时间,改进沸溢强度的计算方法,提出最大沸溢强度的概念。实验数据表明,无风条件下,沸溢发生时间随直径增大而减小,与初始油层厚度成正比;沸溢强度随初始油层厚度的增加与油池尺寸的减小而增大;沸溢发生时间及沸溢强度与初始油层厚度和油池直径之间的比值成正比,并以此建立沸溢强度与沸溢发生时间的预测模型;环境风作用下,沸溢发生时间和沸溢强度随风速增大先增大后减小,在1.0m/s风速时达到最大值,利用无量纲质量燃烧速率与无量纲Froude数,建立环境风作用下沸溢发生时间及沸溢强度预测模型。