清华大学学报(自然科学版)

作者：陈凡宝, 朱国庆, 孔得朋, Rajnish SHARMA

单位：1. 中国石油大学华东机电工程学院, 青岛 266580, 中国,2. 中国矿业大学 安全工程学院, 徐州 221116, 中国,3. 奥克兰大学 机械工程系, 奥克兰 1142, 新西兰

关键词：森林火灾,尺度自适应模拟,正庚烷池火,风力灭火机,火焰抑制机制

基金：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(24CX06058A),中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(24CX06089A),山东省泰山学者项目(tsqn202408092),国家留学基金委资助项目(202206420073)

气候变化导致森林火灾形势加剧, 存在危害生物多样性、威胁人类居住带等潜在风险, 防火和灭火工作责任重大。风力灭火机在中国复杂地形林火扑救工作中被广泛应用, 但在实际工作中存在发动机易过热问题, 导致风量减少, 燃烧抑制效率降低。因此, 该研究通过流体尺度自适应模拟(scale adaptive simulation, SAS)研究了高速空气射流与正庚烷池火相互作用时的气相燃烧抑制机制; 通过与大涡模拟的对比验证了SAS的可靠性, 克服了传统大涡模拟在网格分辨率上的限制, 成功模拟了火焰—气流的相互作用过程, 预测误差保持在±15%以内。参数研究结果表明, 射流速度是影响火焰抑制效果的主导因素, 射流可通过动能驱动可燃气体稀释, 导致流场不稳定化。当气流速率超过50 m/s时, 可在0.2 s内实现气相燃烧终止; 相比之下, 温度变化的影响可忽略不计。该研究结论可用于风力灭火机在实际森林灭火场景中的优化设计, 推进野火抑制策略的逐步完善。

来源：2026年第1期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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