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细水雾熄灭含障碍物油火的实验与模拟研究

作　者: 李振峰
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: 细水雾数值模拟网格形障碍物油池火
分类号: TU892
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 22次
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内容摘要

传统的哈龙灭火技术会产生温室效应、严重破坏臭氧层以及污染环境,而细水雾具有高效、无环境污染和能有效降低烟气毒害等优点,近年来已成为国际消防界研究的热点。考虑到细水雾在实际消防工程中的推广,本论文应用实验研究和数值模拟相结合的方法,开展了障碍物条件下细水雾灭火有效性的实验和模拟研究。定性分析了细水雾的灭火参数。基于流体力学守恒方程,建立了受限空间内部的能量产生、转移和损失模型,并给出了各种能量的计算方法。这些模型的建立,为下面章节的数值模拟提供理论依据与建模数据。自制了用于研究细水雾熄灭含网格形障碍物油火的实验平台。通过改变细水雾压力、火源与障碍物的距离、障碍物的遮盖率、以及障碍物之间的间距来研究细水雾熄灭含网格形障碍物油火特性。结果表明障碍物与火源的距离以及障碍物的遮盖率是影响灭火重要因素,得出了有效距离在油池火焰高度L的1/2处及障碍物遮盖率为10%时,细水雾熄灭油火的时间最短。同时本论文在结合实验数据的基础上,利用火灾动力学模型,进行了细水雾抑制含障碍物火焰的数值模拟。并通过局部网格加密的方法,解决了粗糙网格划分下无法识别较小尺寸障碍物的困难,以及保证了运算精度。最后结合实验现象应用数值模拟结果,分析了实验中细水雾能有效熄灭障碍物油火的原因。

全文目录

致谢  2-3
摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 火灾及其危害  7
  1.2 灭火剂  7-8
  1.3 细水雾灭火技术  8
  1.4 细水雾灭火技术国内外研究现状  8-10
  1.5 存在的问题  10
  1.6 课题的研究意义  10-11
  1.7 研究的内容  11
  1.8 研究路线  11-12
2 细水雾特性及灭火机理  12-19
  2.1 细水雾的适用范围  12
  2.2 细水雾灭火系统的分类  12-13
  2.3 细水雾的发生方法及其分级、分类  13-14
  2.4 细水雾雾场参数  14-17
  2.5 细水雾灭火机理概述  17-18
  2.6 本章小结  18-19
3 受限空间内能量变化分析  19-30
  3.1 细水雾吸收的热量  20-24
    3.1.1 有效细水雾吸收的热量  20-23
    3.1.2 隔热细水雾吸收热量  23-24
  3.2 油池火释放热能  24-26
    3.2.1 受限空间内油池燃烧时的热平衡  24
    3.2.2 油池火的燃烧功率  24-26
  3.3 空气排放热量  26-28
  3.4 受限空间边界损失热量  28
  3.5 障碍物分析  28
  3.6 本章小结  28-30
4 细水雾熄灭障碍物火的实验研究  30-45
  4.1 实验系统  30-32
    4.1.1 受限空间  30
    4.1.2 供水系统  30-31
    4.1.3 燃烧器  31
    4.1.4 障碍物  31
    4.1.5 细水雾喷头  31
    4.1.6 数据测量系统  31-32
  4.2 实验系统的组成  32
  4.3 实验步骤  32-33
  4.4 障碍物位置的设置  33-34
  4.5 热态实验结果与分析  34-37
  4.6 障碍物与细水雾灭火效果的关系分析  37-43
    4.6.1 障碍物对细水雾灭火效果影响  37-40
    4.6.2 细水雾压力对抑制油池火效果评价  40
    4.6.3 障碍物有效遮挡面积对细水雾抑制油池火效果评价  40-42
    4.6.4 障碍物与火源的距离对细水雾抑制熄灭油池火效果评价  42-43
  4.7 障碍物周边的雾滴运动分析  43-44
  4.8 本章小结  44-45
5 细水雾熄灭障碍物火的数值模拟研究  45-61
  5.1 数值模拟的概述  45-46
  5.2 网格划分与模拟结果的关系分析  46-48
  5.3 障碍物与网格划分的关系分析  48-52
    5.3.1 沿竖直方向(z 轴)上划分网格的数据分析  49-50
    5.3.2 沿水平方向( X 轴)上划分网格的数据分析  50-52
  5.4 建立模拟的受限空间火灾模型  52-54
    5.4.1 建立受限空间模型  52-53
    5.4.2 设定火源  53-54
  5.5 数值模拟与实验的相互验证  54-55
  5.6 模拟结果与讨论  55-60
    5.6.1 障碍物下热电偶温度变化  55-56
    5.6.2 障碍物附近的火焰分析  56-58
    5.6.3 油盘表面水滴的累积  58-59
    5.6.4 受限空间内水蒸气的分析  59-60
  5.7 本章小结  60-61
6 结论  61-63
  6.1 结论  61
  6.2 创新点  61-62
  6.3 存在的问题及展望  62-63
参考文献  63-66
作者简历  66-67
学位论文数据集  67

细水雾熄灭含障碍物油火的实验与模拟研究

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