第二次工业革命以来,人类在世界各地大量使用化石燃料,应用于各种工具如飞机汽车等,另有各种类型的燃料储存装置如油库、加油站,不可避免地增加了发生油类火灾的危险。本文的研究对象是油池火扬沸,是油品火灾中一种特殊的现象,目前对液体燃料含水率危险性的研究是新兴方向,扬沸是含水燃料发生火灾时的一种现象,在油罐火灾中,一些扬沸火灾的目击者将扬沸描述为油罐内蹿升起很高的火柱,油罐发生火灾后,底部的垫水层在经过一系列复杂的传热过程后,过热并发生强沸腾,大量气泡突破油层并将正在燃烧的燃料带出,就会形成扬沸火灾,喷溅出的燃料会造成周边其它设备的损坏,并点燃周围其它易燃物造成火灾面积的扩大,大大增加了油罐火灾的危险性。众所周知我国建有大量输送原油等资源的战略管道,当化石燃料在输送过程中不可避免会渗入一部分水分,当这些燃料在油罐中储存起来时,其中含有的水分经过一段时间就会沉淀在底部形成垫水层,也就形成了发生扬沸火灾的条件,所以研究扬沸的机理对我国的油管、油库火灾防控有重要的指导意义。由于扬沸现象涉及相变、湍流等多种物理化学现象,想要完全研究清楚扬沸发生的机理是十分困难的,本文主要的研究内容是通过测量各种燃烧相关的物理参数对扬沸的性质进行分析。结合前人研究,考虑到燃料的粘度沸程等物理参数必须符合扬沸的发生条件,实验采用了柴油为一种燃料,另采用航空煤油进行对比实验。由于大尺寸扬沸实验的不易操作及不易重复等特点,本文采用小尺度实验进行替代。实验通过辐射热流计、天平等记录了整个扬沸过程中多个物理参数的变化,包括声音强度、质量损失速率、辐射强度,并在垫水层、交界面、燃烧层等多个位置布置了热电偶研究扬沸过程中温度场变化规律。本文研究分为两部分,第三章的实验在低压条件下进行,对低压情况下的油池火扬沸性质进行分析,由于我国中西部大量地区地处高原,高原地区同样也建设了机场、油库等设施,前人研究已证实化石燃料在低压下的燃烧行为与平原地区有一定差异,所以有必要研究低压条件下的扬沸特征相对于平原地区的区别,以期本研究对高原机场环境下火灾防控有指导意义、在高原地区有针对性地防控扬沸火灾。在实验中观察到一部分实验组发生了明显的扬沸现象即到达扬沸阶段时,出现了火柱并有喷溅实验现象,选取了几组发生了较为典型扬沸现象的实验组,及未能发生扬沸的实验组,分析各组实验中热电偶、辐射片等仪器采集到的数据,得到如下结论:火焰温度发生明显下降是进入扬沸前兆阶段的一个重要标志,气泡在扬沸前兆阶段开始产生,其需要的汽化潜热、气泡生成对流体的扰动增强了换热,导致交界面的热流量显著增大,而准稳态燃烧阶段和扬沸前兆阶段的平均燃烧速率没有明显的变化,火焰的散热加大,导致其温度和辐射的下降。对于不同的海拔高度,交界面过热温度降低随沸点降低而降低,交界面过热温度差与压力无关。含垫水油池火的燃烧行为可以分为四类,不发生扬沸,发生一次典型扬沸,发生多次典型扬沸,发生持续性扬沸。当压力降低、油盆尺寸减小等因素可导致扬沸难以发生。持续性扬沸的喷溅质量损失速率远低于典型扬沸,但持续时间较长。常压下扬沸强度大于低压环境下的扬沸强度。通过研究不同油盆尺寸实验组扬沸发生时间的比值与理论预测的区别,揭示了不同的传热主控因素对交界面传热的影响,即辐射控制的油火交界面辐射传热不可忽略导致扬沸发生时间相对提前。第四章研究垫水层性质改变对扬沸特征的影响,通过在垫水层中添加食盐至饱和,改变垫水层的沸点,测量噪声、温度等物理参数并与纯水作为垫水层的实验组进行对比。对比分析使用饱和氯化钠溶液作为垫水层组和纯水组得到的重要结论有:垫水层添加氯化钠盐改变了垫水层的沸点,导致交界面达到临界过热温度差的时间增长,完全抑制了柴油实验组扬沸的发生,对航煤的燃烧行为也有限制但不如柴油实验组,体现在扬沸发生的次数和强度上。