清华大学学报(自然科学版)

作者：朱凤, 肖原, 王双峰

单位：1. 中国科学院力学研究所 中国科学院微重力重点实验室，北京 100190,2. 华东交通大学 机电与车辆工程学院，南昌 330013,3. 中国科学院大学 工程科学学院，北京 100049

关键词：火焰传播,受限空间,固体材料,浮力,热损失

基金：国家重点研发计划项目(2021YFA0716203)

固体材料火焰传播是材料可燃性的基本参数，研究低速流动中固体材料的可燃特性为预防载人航天器火灾提供了理论基础。该文利用水平通道抑制浮力流动以模拟低速流动环境，围绕浮力流动和火焰热损失对不同高度水平通道内热薄固体材料表面火焰传播的影响开展了实验和传热机制分析，重点关注了多个临界通道高度及其对应受限高度区间内，火焰传播和熄灭的物理特征和机理。对于能够复现微重力环境中火焰特征的“窄通道”，理论分析并实验验证了其上临界高度Lcr, h和下临界高度Lcr, l的存在; 当通道高度大于Lcr, h时浮力影响显著，小于Lcr, l时火焰热损失过大，在Lcr, l与Lcr, h之间时热传导机制对火焰传播起控制作用。进一步提出了通道高度小于Lcr, l时火焰传播受过量热损失和氧气供应条件(强迫流动)控制的冷熄高度区，大于Lcr, h时的弱浮力流动区以及浮力流动强度不受通道高度影响的浮力充分发展区。研究结果系统揭示了受限空间中的火焰传播和熄灭规律，有助于深入认识受限空间对固体材料可燃性的影响，也为微重力和部分重力下材料燃烧的地面模拟提供了依据。

来源：2025年第9期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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