细水雾抑制熄灭固体火焰的模拟实验研究

摘要

该文首先探讨了细水雾的定义、产生机理及特征参数的表征,同时具体讨论了单个雾滴运动和蒸发的物理过程,应用流场诊断的激光多普勒相位差方法和粒子动态显示技术,设计合理的LDV/APV系统硬件布局参数及实验控制参数,研究了细水雾被冷态射流卷吸的雾场结构以及雾场速度、粒径及雾通量等特性参数,为进一步的热态实验以及数值模拟提供了条件.其次建立小尺度的实验模型,进行细水雾与固体（PMMA和松木）扩散火焰相互作用的研究,揭示出燃料特征、细水雾施加流量和细水雾喷嘴作用距离对灭火有效性的影响,定性给出细水雾抑制、熄灭固体火焰的基本实验规律,推导出细水雾的表面冷却模型.建立细水雾灭火实体模拟系统,利用热像仪、热电偶、摄像机以及热辐射通量计等仪器研究细水雾抑制熄灭木垛火的动力学过程,测量在细水雾作用下,木垛试样燃烧过程中火焰温度、火焰辐射通量、熄灭时间和细水雾施加流量的动态变化,揭示出不同细水雾作用高度、供水流量和火源功率与灭火有效性的关系,进一步探索细水雾熄灭固体火焰的机理.最后,在大量实验基础上提出受限空间中细水雾与固体火焰相互作用的准稳态能量守衡模型,简单合理,计算量小,较好地预测了空间的稳态温度、稳态氧气浓度和临界火焰尺寸,为扩展细水雾灭火系统的工程应用提供了条件.

目录

文摘

英文文摘

致谢

符号表

第一章引言

§1.1研究背景

§1.2前人工作

§1.3本文研究目标

§1.4本文研究内容及技术路线

第二章细水雾的特性表征及其相关分析

§2.1细水雾的定义

§2.2细水雾的产生

§2.3细水雾的特性参数表征

§2.4细水雾雾滴的运动和蒸发

§2.4.1细水雾雾滴的受力分析

§2.4.2雾滴的行程

§2.4.3雾滴的终端速度

§2.4.4雾滴的蒸发

§2.4.5雾滴运动中的蒸发过程

§2.4.6细水雾与空气混合密度

§2.5本章小结

第三章细水雾与射流卷吸现象的实验研究

§3.1引言

§3.2实验方法

§3.2.1实验装置

§3.2.2测量系统

§3.3数据处理

§3.4实验结果与讨论

§3.5结论

第四章细水雾与固体火焰相互作用的小尺度实验研究

§4.1引言

§4.2固体可燃物的燃烧特点

§4.3实验装置

§4.4实验结果与讨论

§4.4.1细水雾喷嘴的特性

§4.4.2细水雾灭火实验结果

§4.4.3细水雾作用下固体燃料表面冷却模型

§4.5结论

第五章细水雾灭火实体模拟实验系统的建立

§5.1引言

§5.2细水雾灭火实体模拟实验系统的组成

§5.3测量与数据处理系统

§5.3.1灭火过程的动态显示与记录

§5.3.2温度的动态显示与测量

§5.3.3辐射热通量的动态显示与测量

§5.3.4水流量的动态显示与测量

§5.3.5火焰熄灭时间的实验测量

§5.4数据分析处理系统

§5.5本章小结

第六章细水雾与固体木垛火相互作用的模拟实验研究

§6.1引言

§6.2实验方法

§6.2.1实验装置

§6.2.2测量系统

§6.2.3实验数据分析处理系统

§6.3实验结果与讨论

§6.4本章小结

第七章受限空间中细水雾灭火的准稳态模型

§7.1引言

§7.2理论分析

§7.3模型的建立

§7.4稳态模型的计算流程

§7.5模型有效性的验证

§7.5结论

第八章结论及进一步工作建议

§8.1本文结论

§8.2本文创新之处

§8.3进一步工作建议

参考文献

附录攻读博士学位期间发表论文