Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВО ФРОНТЕ СТЕПНОГО ПОЖАРА С ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ПК-ДИАГНОСТИКИ

Пожары стали довольно частым явлением. Причиной возникновения пожара чаще всего становится человеческий фактор. Пожары охватывают леса и степи в засушливые летние периоды. Любой пожар - это неконтролируемый процесс горения. Пожары наносят огромный вред окружающей среде. В процессе горения образуется большое количество загрязняющих окружающую среду веществ. Эти вещества влияют не только на окружающую среду, но и на наше с вами здоровье. В особенности это актуально для крупных пожаров. В условиях пожара горение, как правило, протекает в диффузионном режиме. Вещества и материалы при этом сгорают не полностью и наряду с частичками сажи попадают в окружающую среду в виде газообразных, жидких продуктов горения [1].
В последнее время очень частым явлением становится степной пожар. Степной пожар является стихийным, неконтролируемым распространением огня по растительному покрову степей. По механизму распространения огня схож с низовым лесным пожаром, но скорость распространения степного пожара выше, что обусловлено рядом факторов, а именно большей скоростью горения сухих степных трав и большей скоростью приземного ветра в степи [3].
На характер степного пожара оказывает влияние и сам растительный покров. При высоком и густом травяном покрове, сильном ветре и засушливой погоде скорость распространения пожара в степи может достигать 10-11,7 м/с. При редком и низком травяном покрове и безветрии пожары распространяются со скоростью 0,25-0,3 м/с. Для степи характерен низовой тип пожара, при котором сгорают степной войлок и растения, образующие кустарничковый, травяной и моховой ярусы [2].
В настоящее время научные группы работают над изучением этих сложных физических явлений. Одним из важных вопросов в изучении степных пожаров является определение параметров процесса горения, а в частности температуры во фронте пожара. В данной работе мы исследуем фронт степного пожара с применением методов ИК-диагностики.
В первом разделе проводится обзор основных методов и средств измерения температуры. Во втором разделе рассматривается вопрос о выборе спектрального интервала для исследования процесса горения. Третий раздел посвящен исследованию полей температуры во фронте степного пожара.
Купить

Современный технический уровень позволяет с высокой точностью производить температурные измерения по ИК-излучению объектов. Таким образом, применение метода термографии актуально в исследовании сложных быстропротекающих процессов, одним из которых являются пожары. Важность подобного рода исследования вызвано частыми катастрофами, которые по своему масштабу превышают тысячи гектар лесных площадей и ежегодно уносят жизни тысяч людей.
В представленной работе было проведено экспериментальное исследование характеристик фронта пожара в лабораторных и полунатурных условиях, по результатам которых можно сделать основные выводы:
1) в спектрах излучения пламени РГМ присутствуют выраженные полосы излучения паров воды и углекислого газа, которые образуются в процессе горения;
2) Сравнительный анализ спектров излучения пламени РГМ и спирта показали схожесть основных полос излучения. Однако в отличие от спирта, в спектре излучения РГМ присутствует излучение в интервале 3.0 - 4.0 мкм, которое обусловлено наличием в продуктах горения частиц сажи;
3) для определения полей температуры во фронте степного пожара с применением термографии необходимо производить измерения в узком спектральном диапазоне 2.5-3.0 мкм с частотой дискретизации по времени не менее 40 кадров в секунду;
4) На полученных в лабораторных условиях спектрах изменения температуры в пламени присутствуют характерные частоты от 2 до 7 Гц, обусловленные режимом течения в пламени и режимом горения. В случае проведения полунатурного эксперимента эти частоты не были обнаружены, ввиду воздействия ветра, которое приводило к сильному искажению фронта пожара и повышенному притоку окислителя.
Купить