細(xì)水霧與氣體射流火焰相互作用的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、因易燃易爆氣體泄漏而形成射流火焰并引發(fā)火災(zāi)、爆炸等重大災(zāi)害事故的案例近年來(lái)時(shí)有發(fā)生，因此開(kāi)展針對(duì)易燃易爆氣體火災(zāi)爆炸事故防治方面的研究，具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。細(xì)水霧滅火技術(shù)因其清潔、高效、對(duì)人員和設(shè)備安全、用水量少等諸多優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是哈龍系列滅火劑的主要替代技術(shù)之一，并已在交通、電力、電信、煙草等領(lǐng)域的消防工程中得到成功應(yīng)用。然而，有關(guān)細(xì)水霧抑制熄滅氣體射流火方面的研究尚較少，特別是仍缺乏對(duì)細(xì)水霧抑制熄滅氣體射流火的機(jī)理和規(guī)律及

2、其影響因素的系統(tǒng)研究。因此，本文通過(guò)小尺度實(shí)驗(yàn)?zāi)M和數(shù)值模擬，研究細(xì)水霧與氣體射流火焰的相互作用過(guò)程，進(jìn)而揭示細(xì)水霧抑制熄滅氣體射流火的機(jī)理和規(guī)律，并探討有關(guān)的影響因素。
　　 為了對(duì)細(xì)水霧抑制熄滅射流火焰進(jìn)行定量的分析，本文首先利用粒子成像技術(shù)對(duì)細(xì)水霧霧場(chǎng)粒徑分布和霧滴速度分布進(jìn)行測(cè)量和分析?；诓煌瑝毫ο录?xì)水霧霧場(chǎng)特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，擬合得到細(xì)水霧霧滴粒徑累積概率分布函數(shù)、霧滴粒徑單一區(qū)間概率分布函數(shù)及霧滴速度累積概率分布函

3、數(shù)?；谏鲜龇植己瘮?shù)，研究了細(xì)水霧壓力對(duì)細(xì)水霧霧場(chǎng)特性的影響。該研究為研究不同特性的細(xì)水霧霧場(chǎng)抑制熄滅射流火焰機(jī)理提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)。
　　 基于細(xì)水霧與氣體射流火焰相互作用的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，依據(jù)細(xì)水霧抑制熄滅氣體射流火焰的時(shí)間將細(xì)水霧作用過(guò)程分為三類：瞬間熄滅、長(zhǎng)時(shí)間熄滅和無(wú)法熄滅。并提出以細(xì)水霧霧動(dòng)量和氣體射流火焰動(dòng)量之比為臨界判據(jù)，區(qū)分細(xì)水霧抑制熄滅射流火焰三種典型過(guò)程，并通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證該臨界動(dòng)量比。通過(guò)該臨界動(dòng)量比可以

4、指導(dǎo)防治射流火焰引發(fā)的火災(zāi)過(guò)程中的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)。
　　 針對(duì)射流火焰無(wú)法被熄滅的工況，以理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出存在一個(gè)滅火效率最佳的細(xì)水霧壓力，即在該壓力下的細(xì)水霧霧滴粒徑和速度分布滅火效果最佳。該研究對(duì)工程實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要意義。
　　 通過(guò)測(cè)量細(xì)水霧抑制熄滅射流火焰過(guò)程中火焰熱輻射通量的變化，研究氣體燃料流量、細(xì)水霧壓力，射流火焰噴嘴直徑等對(duì)火焰熱輻射通量的影響。結(jié)合實(shí)

5、驗(yàn)結(jié)果，以細(xì)水霧動(dòng)量與氣體射流火焰動(dòng)量之比對(duì)細(xì)水霧抑制射流火焰過(guò)程中熱輻射通量的強(qiáng)化區(qū)和非強(qiáng)化區(qū)進(jìn)行臨界區(qū)分。并以此對(duì)細(xì)水霧抑制氣體射流火焰過(guò)程中火焰熱輻射通量強(qiáng)化機(jī)理進(jìn)行分析。為消防人員防護(hù)在使用細(xì)水霧滅火系統(tǒng)過(guò)程中有可能引發(fā)的火焰強(qiáng)化提供必要的理論依據(jù)。
　　 通過(guò)受限空間內(nèi)細(xì)水霧抑制熄滅射流火的模擬實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)細(xì)水霧抑制熄滅氣體射流火焰過(guò)程中一氧化碳生成速率存在兩種控制模式，即燃料控制模式和細(xì)水霧流量控制模式。為了獲得兩