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细水雾抑制油池火的实验研究和数值模拟

作　者: 郭明
导　师: 余明高
学　校: 河南理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 细水雾 大涡模拟 油池火 障碍物 走廊烟气
分类号: TU892
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


细水雾灭火技术以其无环境污染、灭火迅速、耗水量少、对防护对象破坏性小等特点展示出广阔的应用前景,目前已有部分关于细水雾在不同喷雾特性和燃料类型条件下的灭火机理的研究,但在实际推广中还存在问题,本文以此为工程背景,开展了细水雾与油池火相互作用的实验研究和数值模拟,进一步优化细水雾特性参数和研究影响细水雾灭火效果的因素。本文主要工作和结论如下:基于湍流大涡模型,建立了细水雾与油池火相互作用的数值模型。分析雾滴直径和操作压力因素对细水雾灭火效能的影响,研究表明表面冷却是关键的灭火作用,而火焰冷却、衰减辐射及降低火焰区氧气浓度等机理在灭火初期起到很强的抑制作用。采用试验研究和数值模拟的方法研究了障碍物的形状、位置、遮挡面积以及细水雾工作压力对灭火效果的影响。结果表明障碍物的位置是影响灭火效果的重要因素,近距离的覆盖下余火难以扑灭;而障碍物位置升高后,细水雾可以在短时间内灭火。对走廊内烟气运动进行了数值模拟,并对细水雾保护下的全尺寸房间走廊建筑结构火灾进行了实验,分析了燃料质量和种类、喷头位置等对建筑内的温度、有害气体浓度和能见度的影响。走廊内温度随燃料质量增加而明显升高,细水雾发挥了明显地降温作用,细水雾的持续释放,对烟气的冲刷,有效地沉降了烟气颗粒,短时间内恢复了空间内的能见度。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-18
  1.1 课题背景及意义  7-8
  1.2 细水雾的定义及其灭火机理  8-11
    1.2.1 细水雾的定义  8-9
    1.2.2 细水雾的特性参数  9-10
    1.2.3 细水雾的灭火机理  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-16
    1.3.1 细水雾灭火技术的实验研究  11-13
    1.3.2 细水雾灭火技术的数值研究  13-16
  1.4 本文研究目标及内容  16-17
    1.4.1 研究目标  16
    1.4.2 研究内容  16-17
  1.5 研究的技术路线  17-18
2 FIRE DYNAMICS SIMULATOR (FDS)软件介绍及数学模型  18-25
  2.1 数学模型  19-24
    2.1.1 基本守恒方程  19-20
    2.1.2 低马赫数假设  20-21
    2.1.3 大涡模拟  21
    2.1.4 燃烧模型  21-22
    2.1.5 液滴模型  22-24
  2.2 边界条件  24
  2.3 本章小结  24-25
3 细水雾抑制油池火的实验研究和数值模拟  25-40
  3.1 实验平台  25
  3.2 数据采集系统  25-26
  3.3 实验过程  26-27
  3.4 结果分析  27
  3.5 细水雾抑制油池火的数值模拟  27-38
    3.5.1 边界条件设定  28-29
    3.5.2 自由燃烧  29-30
    3.5.3 网格独立性分析  30-32
    3.5.4 细水雾模型  32-33
    3.5.5 细水雾抑制火焰的模拟  33-36
    3.5.6 雾滴直径对细水雾灭火的影响  36-37
    3.5.7 操作压力对细水雾灭火的影响  37-38
  3.6 本章小结  38-40
4 细水雾抑制障碍物火的实验研究和数值模拟  40-49
  4.1 实验装置及实验工况  40-42
  4.2 实验结果与分析  42-45
    4.2.1 障碍物在不同压力下细水雾灭火有效性评价  42
    4.2.2 障碍物在不同高度时细水雾灭火有效性评价  42-44
    4.2.3 障碍物在遮挡面积不同时细水雾灭火有效性评价  44-45
  4.3 数值模拟  45-47
  4.4 本章小结  47-49
5 细水雾在房间走廊建筑火灾中的实验研究  49-64
  5.1 走廊烟气蔓延的一般特性  49-53
    5.1.1 走廊模型  50-51
    5.1.2 走廊烟气蔓延特性  51-53
  5.2 实验方法  53-55
  5.3 细水雾与烟气相互作用的实验研究  55-62
    5.3.1 预燃阶段烟气层温度  55-57
    5.3.2 细水雾作用下烟气层温度  57-59
    5.3.3 烟气浓度和有害气体  59-62
  5.4 本章小结  62-64
6 结论  64-66
  6.1 结论  64-65
  6.2 创新点  65
  6.3 存在的问题及展望  65-66
参考文献  66-71
附录  71-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 房屋建筑设备 > 安全设备 > 防火设备
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