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基于实验和数值模拟的画布类材料竖向火焰蔓延研究
摘要：
画布类材料在生活中被广泛应用，但其容易燃烧的特性使得其在防火方面存在很大的缺陷，因此对其竖向火焰蔓延的研究显得尤为重要。本研究通过实验和数值模拟两种方法，探究了画布类材料在竖向火焰蔓延过程中的燃烧行为和阻燃性能，并通过比较得出了画布材料在不同条件下的燃烧特征。实验结果表明低温下的材料燃烧最为迅速，在添加阻燃剂的情况下可以有效提高其燃烧温度和阻燃性能，而数值模拟结果更加具体和精确地解析了材料燃烧前后的物理和化学变化过程，为提高画布类材料的防火性能提供了一定的理论指导。
关键词：画布类材料竖向火焰蔓延阻燃剂实验数值模拟
正文：
1.引言
画布类材料在家居、服装、车辆等领域中广泛应用，但由于其材料容易燃烧的特性，其在防火方面存在很大的缺陷，对人身财产安全也会造成一定的危害。因此，对画布类材料的燃烧行为及其竖向火焰蔓延特性进行研究，可以有效提高其防火性能，保障人身财产安全。
2.实验设计及方法
2.1实验设计
本研究通过实验和数值模拟两种方法，探究了画布类材料在竖向火焰蔓延过程中的燃烧行为和阻燃性能，并比较了不同条件下的燃烧特征。实验主要分为以下几个步骤：
（1）材料制备：选取常见的画布类材料，制备成不同规格和厚度的样品。
（2）实验设备：利用场景再现试验装置构建实验平台，配备相应的热释放仪、烟气分析仪等仪器设备。
（3）实验方案：确定不同条件下的实验方案，包括点火源温度、气氛、阻燃剂种类等。
（4）实验操作：按照实验方案进行操作，并记录实验数据，分析其结果。
2.2实验方法
实验采用场景再现试验装置进行，具体操作如下：
（1）制备画布样品：将选取的画布材料，制备成不同规格和厚度的样品。
（2）点火试验：将制备好的样品放置于试验台上，设定点火源温度，记录材料的燃烧时间，燃烧温度等参数。
（3）添加阻燃剂：在部分画布样品中添加阻燃剂，重复上述步骤进行比较分析。
3.数值模拟
数值模拟是本研究的一部分，实验无法准确记录材料燃烧起始时间、速度等参数，而数值模拟可以通过建立三维数学模型，对燃烧过程进行分析。本研究采用Fluent有限体积方法，基于NS方程，建立了三维燃料-空气体系的数学模型，进行燃烧传热数值模拟，对材料的燃烧行为和温度分布进行详细分析。
4.实验结果及分析
（1）实验分析
通过实验结果可知，对比不同材料的燃烧时间和燃烧性，低温下材料燃烧最为迅速。添加阻燃剂后的材料燃烧时间和燃烧性均有所降低，但添加阻燃剂后的燃烧温度升高，使其燃烧性能进一步提高。
（2）数值模拟分析
通过数值模拟还可以得到更为详细的物理和化学变化过程，可充分了解材料燃烧前后的状况及变化规律，对防火材料的性能提高和改进提供了理论支持和方向。
5.结论
本研究主要通过实验和数值模拟探究了画布类材料在竖向火焰蔓延过程中的燃烧行为和阻燃性能，并比较了不同条件下的燃烧特征。实验结果表明，在添加阻燃剂的情况下可以有效提高画布材料的防火性能。数值模拟结果更加具体和精确地解析了材料燃烧前后的物理和化学变化过程，为提高画布类材料的防火性能提供了一定的理论指导。