液氮消防裝備低溫性能與兩相流噴射機(jī)理研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)和科技水平的不斷發(fā)展，我國對公共安全設(shè)施的建設(shè)在不斷提升。消防滅火車作為撲滅火災(zāi)的重要設(shè)備，也在不斷更新?lián)Q代。消防車可分為三代，本文研究的液氮消防裝備屬于第三代消防車所使用的配套裝備，它噴射大流量、微粒化、高射速的“云狀”滅火劑，“云狀”滅火劑與火焰大面積接觸，改變了消防人員進(jìn)入建筑物內(nèi)部強(qiáng)攻滅火的戰(zhàn)術(shù)。
　　本文主要研究了液氮消防裝備的低溫閥門溫度分布特性和噴嘴氣液兩相流的噴射機(jī)理。以低溫截止閥為例，對其進(jìn)行模型建立

2、和網(wǎng)格劃分，并進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析，得到低溫閥門的溫度分布和熱流量分布規(guī)律。針對噴嘴內(nèi)部兩相流的形態(tài)變化，選取不同尺寸參數(shù)的拉伐爾噴嘴和普通噴嘴進(jìn)行流場分析，在建立幾何流體域模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用VOF仿真模型對其進(jìn)行模擬，得到了兩相流的壓強(qiáng)、密度、速度變化規(guī)律。并對不同噴嘴尺寸的流體噴射速度進(jìn)行對比，得出了兩相流速度隨噴嘴尺寸的變化規(guī)律，提出了最佳的噴嘴尺寸。此外，還進(jìn)行了噴嘴后坐力的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)噴嘴的后坐力與流量成正比關(guān)系，與出口面積成反比關(guān)系

3、。
　　為了進(jìn)一步研究噴嘴下游噴霧的分布特性，對液霧形成機(jī)理進(jìn)行了分析，包括液膜的形成，液滴的破碎等，同時(shí)推導(dǎo)了液滴破碎的三大數(shù)學(xué)模型。通過對兩相流韋伯?dāng)?shù)的計(jì)算，確定了液滴破碎模型。在仿真模擬時(shí)，首先計(jì)算了兩相流噴射時(shí)的液膜厚度，通過對噴嘴出口截面處的兩相流參數(shù)的計(jì)算，研究了水霧噴射時(shí)不同氣液比、不同液相流量時(shí)的出口截面含氣率、液膜厚度的變化規(guī)律，液膜厚度隨氣液質(zhì)量比的增大而減小，與液相流量基本無關(guān)。此外，研究結(jié)果還表明，出口截面