全谱火焰光度法检测硫、磷、氮、砷、氯元素

火焰光度分析技术是一种能够快速灵敏检测硫、磷等元素的成熟方法。在环境检测,农残检测,工农业生产领域得到广泛应用。通过对传统火焰光度检测器的改进设计,采用光栅和CCD传感器阵列作为检测器的光电转换器件,拓展了检测化合物的种类,成功实现了对H2S,PH3,NH3,AsH3,Cl2为代表的硫、磷、氮、砷、氯五种元素的实时检测。由原来依靠特征波长检测拓展到利用物质火焰光度光谱信息进行定性定量分析。结合化学计量学的方法有望成为一种能够同时检测多类有毒有害气体的快速现场检测技术。     

预混燃气射流火焰噪声与火焰稳定性

本文通过视频信号与声频信号实验分析了燃气射流火焰的声发射特征。燃气火焰的声发射在出现上有其突发性,与火焰的不稳定工况有关。当气流速度使火焰面达到临界脱火状态时,声发射达到最大。初步分析表明,当气流速度达到可以使未燃混合气突入火焰面内使火焰发生微小爆炸,引致声发射在宏观上突然增加。本文分析对于通过声波监测火焰;预警脱火有一定作用。     

火焰曲率对H_2扩散火焰NO排放影响的数值研究

使用不同的H_2/O_2化学反应机理和NO_x化学反应机理模拟了平面对冲火焰。通过和实验数据比较确定了最优的化学反应机理。使用该化学反应机理模拟了管形对冲火焰。通过对比平面拉伸火焰和管形拉伸火焰,突出了火焰曲率对H_2扩散火焰温度和NO排放的影响。分析显示正曲率提高火焰温度,负曲率降低火焰温度,由于NO生成对温度的敏感性,正曲率火焰的NO排放明显高于平面火焰,反之,负曲率火焰的NO排放大大低于平面火焰。     

火焰长度的图像测量方法研究

提出了一种火焰长度的测量方法。该方法利用彩色面阵CCD相机获得火焰图像；根据火焰辐射强度和亮度之间的理论关系，提出了基于图像亮度来提取火焰图像；依据提取的火焰图像，提出了一种确定火焰边界和计算火焰长度的算法。最后用蜡烛在实验室进行了试验验证。利用Matlab提取火焰亮度图像，并进行了滤波处理；利用Visual C＃编程技术，依据所提取的火焰边界和长度计算方法，得到火焰实际长度。该方法代替了传统的手工测量，操作方便、简单。试验表明该方法能达到理想的测量结果。     

火焰中自由基OH的激光增强电离光谱

用2824～2838A波段的紫外激光,共振激励火焰中产生的自由基OH,检测它的离化信号,得到了紫外2830A附近OH的光谱带,它对应于X~2π→A~2∑(v=0→1)的跃迁。测量到的20多条谱线与火焰发射光谱结果符合极好。这种方法提供了一种检测自由基及诊断火焰的新途径。     

蜡烛火焰的光谱分析

利用光池多道分析仪（ＯＭＡⅢ）获得了蜡烛火焰光谱的空间分布并解释了蜡烛火焰不均匀分布的原因。     

坡度条件下湍流扩散火焰形态的实验研究

本文以湍流扩散火焰为研究对象,在不同坡度及热释放速率条件下开展了火焰形态参数演化的实验研究。结果表明,当坡度在10°~15°范围内上升,火焰附着长度的增加主要是由于火焰两侧空气卷吸差异引起的压差。火焰附着长度和水平火焰长度之间呈现出较好的线性关系,火焰附着范围可通过火焰长度及火焰倾斜角来表征。当坡度为0°和40°时,无量纲火焰长度和无量纲热释放速率之间满足幂律关系;相对于坡度为0°时,40°时火焰长度随热释放速率的增长速率较为缓慢。     

湍流扩散火焰的非稳态火焰面模拟

采用稳态的和非稳态的火焰面模型同时对一个湍流甲烷射流扩散火焰进行了数值模拟,比较了两者对湍流平均火焰结构、活性自由基和污染物(氮氧化物)排放的模拟效果。速度场采用κ-ε模型计算,守恒标量混合物分数的分布通过其概率密度函数(PDF)输运方程的求解得到。稳态的火焰面结构由查询火焰面数据库得到,而非稳态的火焰面结构由火焰面方程和流场方程耦合求解来计算。采用详细的GRI—Mech 3.0机理描述甲烷的氧化和氮氧化物的形成。数值模拟结果和实验数据作了广泛的对比,验证了火焰面模型对湍流扩散燃烧的定量模拟能力。     

微重力环境中的蜡烛火焰

对蜡烛火焰动态特征的分析表明,从正常重力状态过渡到微重力状态,火焰的空气动力学特征比质量和能量的传输特征的变化快。通过一台差分干涉仪首次测量得到了微重力环境中蜡烛火焰的温度。结果表明,微重力蜡烛火焰的温度小于正常重力蜡烛火焰的温度。微重力蜡烛火焰之所以呈蓝色是因为其温度小于烟黑生成的阈值温度1300K。但当环境氧浓度足够高时,火焰温度大于烟黑生成的阈值温度,火焰中明显有烟黑生成,颜色为亮黄色。     

预混火焰拉伸和曲率效率的物理分析

湍流燃烧的基本火焰结构是拉伸的曲面涡管;拉伸流场中的管形火焰模拟了湍流燃烧的细微结构。本文对平面预混火焰、拉伸预混火焰和管形拉伸预混火焰进行了质量、能量和组分的守恒分析。通过对比这几种火焰,揭示了火焰拉伸效果是通过优先扩散改变火焰温度和熄火极限;而火焰曲率通过增强或削弱这种优先扩散效果来影响火焰温度,影响的大小和火焰厚度与火焰半径的比值呈正比。     

一种火炮动态性能测试系统测角精度的测量方法

在先进的火炮动态性能测试系统中,光学系统固有的畸变使得不同视场下的实际焦距不同,间接地影响系统的测角精度。使用一种基于最小二乘法的焦距标定公式,标定不同视场下统一的焦距量,能够有效地降低畸变的影响。利用该方法测得某型火炮动态性能测试系统的测角精度为2.34″,将该系统的测角精度从20″提高到5″以内。证明改进的标定公式有助于提高系统的性能指标。     

火控性能参数静态测试系统

为提高武器火控静态性能指标的测试精度,设计了火控性能参数静态测试系统,用于对火炮炮身松动量、过渡过程品质、刚性、漂移速度及最大调炮速度等参数进行测试。通过相对测试的方法,运用光学测量头拍摄炮口在坐标靶上的相对运动图像,计算出相关参数。采用弹性胀套的连接方式,实现了静态测量头的可靠安装及方便拆卸。结果表明:在-30℃～+50℃环境温度下,光学系统的MTF值可达0.6以上,接近系统的衍射极限;当2=9.15,f＝50 mm时,静态测角精度0.2 mil。安装夹具适应100 mm、105 mm、125 mm火炮的固联安装,测试系统可对某型坦克炮管的相关指标进行实测,也可广泛应用于高炮、装甲车辆、舰载火控系统、坦克等多种武器装备。     

全光纤火警报警系统

介绍了一种基于荧光传感原理的全光纤火警报警系统。该系统利用掺钕光纤作为传感材料,可以工作在500℃～600℃。设计出一套实验系统用来模拟真实情况,并用于寻找一个合适的信号处理方法。实验中发现了荧光信号的退化现象。通过大量的实验,找到了一种信号校正方法用来克服这种荧光信号的退化问题。制成一套实际火警测试系统,并进行了测试,得到了满意的实验结果。     

基于CCD图像的火灾空间定位方法

大空间中火源的空间位置的定位,一直是火灾自动探测与自动扑救中的难点。研究了一种利用单一CCD摄像头进行火灾自动空间定位的方法。根据计算机视觉原理,利用固定在自动消防水炮末端的CCD摄像头随水炮旋转扫描时的角度、位移变化,将CCD摄像头在不同位置所拍摄的图像中火源图像坐标和火源的空间坐标建立联系,从而实现了火源空间位置的自动定位。     

火焰周边扰流脱火效能的图像分析技术

 脱火现象的分析研究是喷射火灾脱火法施救等诸多技术的重要基础。论文提出并较为深入地研究了火焰周边扰动气流脱火效能的图像分析技术。详细阐述了技术思想,分析了图像的获取及其信息的处理过程,建立了求解表征扰流脱火效能的火焰脱开距离数学模型,并通过专门设计的实验,初步验证了这一分析技术的可行性,为脱火现象的分析研究提供了重要的技术基础。     

基于图像探测的早期火灾烟气模式研究

烟气是火灾过程中的重要物理现象。为改进早期火灾探测和预警,需要对基于图像探测的火灾烟气模式加以研究。以不同应用背景为依据,对烟气模式提出分类研究的思想。并以提高图像探测的可靠性和灵敏度为目的,对烟气的图像信息特征进行分析,提出了建立早期火灾烟气模式的设想。     

Development of ship-borne electro-optical tracking and fire control system北大核心CSCD

舰载光电跟踪与火控系统是一种远距离监视、跟踪与火力打击装置,按照体系结构可以分为分立式和综合式两类。对比分析了德国MSP500、意大利“梅杜莎MK4”、英国2500型、以色列Toplite、美国SeaFLIR 280-HD和380-HD、瑞典EOS 500、法国EOMS NG和PASEO等典型光电指向器的结构形式、传感器配置、作用距离及与火控系统的关系。指出光电指向器的结构由“T型”逐渐发展为“U型”,光电传感器的波段由单一波段发展为多个波段,光电跟踪系统的功能由单一功能向综合多功能转变。随着现代海战对抗加剧,舰载光电跟踪与火控系统将朝着多传感器协同探测、信息融合、多目标识别、智能跟踪、使命任务多样化方向发展。     

The burning rate’s effect on the flame length of weak fire whirls

This paper discusses why the visibly-determined flame length of a weak fire whirl increases as compared with the corresponding pool fire without spin. Here, a fire whirl is called weak when the pure aerodynamic effect of flow circulation has a negligible influence on the flame length. Split cylinders were used to apply a flow circulation to a 3-cm-diameter methane burner flame and a 3-cm-diameter ethanol pool fire. After applying the flow circulation, the flame length of the ethanol pool fire increased about three times, while little change was observed in the flame length of the methane burner flame. The difference is explained by the fact that the burning rate of the methane burner flame was fixed constant, whereas that of the ethanol pool fire increased due to the increased heat input to the fuel surface caused by a change in flame shape pushed toward the fuel surface. The experimental observations thus demonstrate that the burning-rate effect can significantly increase the flame length even under a weak circulation condition. Computational fluid dynamics (CFD) simulations were conducted to understand the detailed flow structure of a fire whirl. An analytical model was then developed based on the experimental observations and CFD calculations; the predicted relationship between the flame height and the burning rate agreed with experimental data.     

Large eddy simulation of fire plumes

FireFOAM, a new fire modeling code based on the OpenFOAM platform (www.openfoam.org), is developed and applied to model a series of purely buoyant fire plumes with heat release rates from 14 to 58 kW. The calculations are compared with McCaffrey’s (1979) experiments. The simulation results demonstrate good quantitative agreement with experimental measurements, and show the scaling relations of mean temperature and velocity in the continuous flame, intermittent and plume regions. The numerical simulations are shown to be strictly conservative in energy. Predicted flame heights and entrainment rates also compare well with experimental correlations. The good agreements in all aspects examined show that the current CFD model performs well for small-scale fire plumes. Turbulent fluctuation intensities and PDF of mixture fraction are presented to gain more insights into the structure of fire plumes.     

火灾逃生过程的模拟与讨论—–以吉林禽业火灾为例

2013年6月3日,吉林禽业公司发生大火,300多名员工中120人遇难,是我国2000年以来死亡人数最多的一次火灾.此次火灾造成巨大伤亡的一个重要原因是厂房的6个出口只有3个可用,并且员工不知道每个出口的可用性信息.本文运用经典的地面场模型对吉林禽业火灾逃生过程进行模拟,研究了厂房各出口的重要性差异以及出口的可用性对逃生效果的影响.结果表明,如果多开一个出口,最多可挽救54.3%的遇难者,如果6个出口全部可用,76.6%的遇难者能够逃离.另外,在出口可用性信息完全掌握的情况下,遇难人数也会减少21.6%.由此可见,保证人群集聚现场出口的可用性以及信息的及时流通对于保护人民的生命财产安全至关重要.