2.1.3　油料池火焰光譜強度研究分析

油池火在燃燒過程中不斷向外輻射熱量，對各油品及混合油品的池火焰光譜輻射亮度進行計算，可掌握小尺度油池火燃燒輻射能的變化規(guī)律。油池火焰輻射亮度及平均輻射亮度計算方法如式（2.4）、式（2.5）所示。油池火焰光譜波段平均光譜強度可反映測試波段范圍內(nèi)油池火焰光譜強度變化特征，計算方法如式（2.6）所示。

　　（2.4）

　　（2.5）

　　（2.6）

式中，Δλ表示測試波長范圍，nm，354～845nm；R_λ表示波長λ處火焰發(fā)射光譜強度；N表示每組實驗測試次數(shù)。

實驗過程中光譜儀距離火焰較近，忽略光譜儀探測與火焰之間大氣對火焰輻射能吸收及散射的影響，燃燒過程中火焰自身的脈動特性及測試環(huán)境中風(fēng)速的變化可影響火焰光譜的強度，在一定程度上也容易造成火焰輻射能量的波動變化。各油品及混合油品池火焰光譜強度計算結(jié)果如表2.1所列。實驗測得的各油品及混合油品池火焰光譜輻射亮度計算結(jié)果如圖2.7所示，各組油品及混合油品池火焰光譜強度變化與油料池火焰各燃燒階段規(guī)律相符。在燃燒發(fā)展階段，火焰的燃燒強度逐漸加劇，溫度不斷升高，對外輻射強度逐漸增強，火焰光譜強度也呈逐漸上升的趨勢；在燃燒穩(wěn)定階段，火焰的溫度最高，燃燒強度最大，火焰溫度在最大值附近上下波動，根據(jù)斯特藩玻爾茲曼定律，火焰的輻射強度與火焰溫度四次方成正比，即火焰的輻射能在火焰穩(wěn)定燃燒階段在最大輻射亮度上下波動，因此計算得到的火焰光譜強度也在最大值上下波動；在衰減熄滅階段，隨著液態(tài)燃料逐漸燃燒殆盡，火焰的對外輻射強度逐漸降低，火焰光譜強度也呈逐漸降低的趨勢。

表2.1　油料池火焰光譜強度計算結(jié)果　　單位： W/（m²·sr）

圖2.7　油料池火焰光譜輻射亮度計算結(jié)果