燃烧火球浮力涡环实验与数值模拟

为了研究爆炸及燃烧产生的"蘑菇状"烟团的产生机理,在实验室中通过点燃预混过量乙烯和氧气的气泡,产生瞬时燃烧的火球和烟团.纹影法和高速CCD相机直接拍摄法显示瞬时燃烧火球上升时,迅速形成一具有涡环结构的烟团.采用中尺度气象模式RAMS模拟计算相同尺度加热烟团的流动过程.计算机模拟显示产生涡环形状的烟团现象与初始烟团的形状无关,与初始热源温升也无关.浮力涡环产生的机理应是流体的斜压性,即在有重力的条件下浮力的水平差别造成的涡度生成,涡度生成应在轻流体与环境流体相交的侧边界附近.