铁基添加剂增强细水雾灭火性能的实验研究

采用实验模拟的方法,研究了添加氯化亚铁的细水雾在不同添加剂浓度、不同喷头压力下,熄灭不同性质的液体池火的性能。实验结果表明:添加有氯化亚铁的细水雾,其灭火性能发生了显著变化。存在一个最佳的灭火浓度,其对应的灭火时间最短,耗水量最少,灭火效率最高。细水雾喷头的工作压力和燃料的性质也对细水雾的灭火性能有影响:工作压力越大,细水雾的平均灭火时间越短。在相同的实验条件下,细水雾扑灭煤油池火的时间要短于扑灭酒精池火的时间。     

受限空间细水雾降温效果的实验研究

为研究细水雾在高温受限空间的降温效果,提出更广泛的细水雾系统应用范围,通过搭建小尺寸受限空间实验平台,开展大量水雾降温实验,研究细水雾在狭长受限空间内的降温特性,并重点分析影响水雾降温性能的主要参数。结果表明:随着纵向距离的增大,水雾降温效果逐渐减弱,降温幅度先急剧下降再缓慢降低,整个空间下层区域的降温效果优于上层区域。环境温度、喷头布置形式以及通风状况是影响水雾降温效果的重要因素:环境温度越高,降温范围越大,降温效果越明显;纵向喷头布置形式有利于水雾与周围环境更充分地热交换,提高降温效率;水雾-通风协同作用时,既能扩大水雾降温范围,又能显著提高降温效果,同时保持空间温度场稳定均匀。     

基于数字粒子图像测速的水雾粒径测量算法及实验

针对利用传统数字粒子图像测速（DPIV）法测量水雾粒径时粒子影像拉长对测试结果的影响,提出了基于DPIV建立的改进图像法（IIM）。设计了水雾粒径测量试验系统,对细水雾进行实时测试,并对比了采用本文算法与直接等效法测试水雾粒径子半径的差异。结果表明：采用本文的IIM得到的测试结果更为准确。通过最小二乘法对粒径分布进行拟合,发现对数正态分布函数和威布尔函数都可以较好地描述粒径分布。     

细水雾协同滑动装置对甲烷/空气预混气体爆炸特性的影响

大量甲烷爆炸事故表明,甲烷/空气预混气体爆炸容易造成大量人员伤亡和巨大财产损失。利用10 cm×10 cm×100 cm透明实验管道,探究了细水雾协同滑动装置对甲烷爆炸特性的影响,并着重分析爆炸火焰和超压。结果表明:协同作用下,细水雾对燃烧区超压的影响较小,对未燃区超压峰值有明显衰减作用,甲烷体积分数为11.5%时衰减幅度最大,为44.71%。细水雾对指形火焰有冲毁作用,可加快火焰传播速度,甲烷体积分数为11.5%时,火焰传播速度的提升幅度最大,为62.50%。滑动装置反向压缩火焰至细水雾作用区,加速火焰焠熄。甲烷体积分数为9.5%和11.5%时,火焰焠熄时间明显下降,分别为20.76%和29.65%;甲烷体积分数为7.5%时,火焰焠熄时间下降3.5 ms。     

细水雾遮蔽红外辐射的蒙特卡洛模拟及透射场分析

基于蒙特卡洛法,对水雾遮蔽热辐射衰减建立了光子状态序列的追踪模型.利用该模型对水雾粒子的多重散射进行模拟,分析了影响水雾消光性能的消光系数、水雾浓度、不对称因子等参数,发现不对称因子也是影响水雾隐身性能的重要参数.研究表明:对于消光系数相同的介质,不对称因子越小越有利于衰减目标热辐射强度,而采用朗伯比尔定律则不能获得此结论;在雾粒子半径远大于红外波长的情况下,提高水雾的浓度并减小粒子半径可有效提高水雾的衰减作用.     

细水雾衰减目标热辐射的谱带-灰体模型

在火灾防护中为提高热辐射传输计算的效率,建立了多分散细水雾0.8~20μm辐射特性参数数据库,并提出了两种谱带一灰体模型。本文中,辐射特性参数采用数据库调用的方法获取,而细水雾非灰特性采用谱带一灰体模型处理。通过所建三种模型的相对误差和计算效率分析,发现灰体假设模型的相对误差较大,且随水雾光学厚度的增大而增大;而谱带一灰体模型具有很好的精度。总体讲,谱带模型具有最好的精度,但效率最差;灰体假设模型效率最高,但精度最差;只有谱带一灰体模型既兼顾了效率又兼顾了精度。     

CO2-超细水雾对CH4/Air初期爆炸特性的影响

为了研究CO₂和超细水雾对9.5%甲烷/空气初期爆炸特性的影响,采用高速纹影系统和定容燃烧弹对9.5%甲烷/空气初期爆炸特性进行了研究。分别改变CO₂稀释体积分数和超细水雾质量浓度,分析在二者单独和共同作用下球形火焰传播过程、火焰传播速度和爆炸超压的变化规律。结果表明:58.3 g/m3超细水雾增强了火焰不稳定性,促进了火焰加速和爆炸超压增加,表明超细水雾不足能产生促爆作用,只有当超细水雾充足时才会抑制甲烷爆炸;CO₂和超细水雾共同作用时能避免因超细水雾带来的促爆现象,可以明显减弱火焰不稳定性,减小火焰传播速度,降低爆炸超压和平均压升速率,以及明显推迟超压峰值来临时间。     

含NaCl超细水雾对不同阻塞率管道内爆炸的抑制

针对长距离输气管道频发的爆炸问题,在自行搭建的水平透明管道平台中开展了含NaCl超细水雾对不同阻塞率管道爆炸特性的影响研究。通过对瓦斯爆炸压力、火焰传播速度等特征参数进行分析,探究含NaCl超细水雾与不同阻塞率泄压口对爆炸特性的影响规律。结果表明:仅在不同阻塞率（0、0.2、0.4和0.6）的泄压口作用下的管道瓦斯爆炸,爆炸超压随着管道阻塞率的增大而增强,阻塞率与火焰锋面传播至管道末端时间呈非线性关系,在阻塞率为0.2时火焰平均速度最快;两者共同作用下,雾通量为8.4 mL、质量分数为8%的NaCl超细水雾阻火抑爆效果最佳,最大爆炸压力下降幅度可达59.2%;含NaCl超细水雾直接作用于爆炸火焰从而抑制爆炸传播。     

基于数字粒子图像的细水雾全场速度测量

水文通过利用激光片光照明细水雾喷雾场和采用数字成像系统获取了喷雾粒子的运动轨迹图像，进而通过研制相应的图像处理和分析软件，重建了细水雾雾场粒子的速度分布，本方法是直接对流场中的粒子成像。因而测量时无需施加示踪粒子对数字成像系统的图像获取速度要求不高，且在图像数据的分析处理方面不像DPIV技术的互相关算法，对示踪粒子的数密度有一定的限制，因此，本方法可用于不宜添加示踪粒子或流场中粒子数密度较低的喷雾场或其它两相流场中粒子速度场的测量。     

三种盐类超细水雾抑制管道内甲烷-空气预混气爆炸的差异性

针对管道输送可燃气体时爆炸引发的连锁安全问题,自行搭建了两节管道预混气爆炸传播及抑爆实验系统,开展了不同种类、不同盐类质量分数和不同雾通量的盐类超细水雾抑制甲烷体积分数为9.5%的甲烷-空气预混气爆炸的系列实验。基于火灾学和爆炸学理论,深入探讨了不同实验工况下爆炸超压振荡曲线、最大超压峰值、爆炸火焰阵面位置、火焰平均传播速度和火焰结构演化的差异性。研究表明:随着盐类添加剂(NaCl、NaHCO_3和MgCl_2)质量分数和雾通量的增大,最大爆炸超压峰值相对于纯水超细水雾作用时呈不同幅度下降,爆炸超压振荡曲线上升趋势缓慢,火焰平均传播速度下降趋势明显。爆炸火焰锋面在管道B内呈现不同次数的后退现象,到达管道末端的时间较无细水雾和纯水超细水雾下延迟效应明显。通过比较分析,发现含NaCl超细水雾在弱化爆炸超压、延缓火焰锋面推进、降低火焰平均传播速度以及火焰后退次数方面均优于含MgCl_2和NaHCO_3超细水雾。主要原因在于,阴离子Cl~-销毁链式爆炸反应中OH·、H·自由基的能力强于HCO_3~-,阳离子Na~+销毁爆炸反应中OH·、H·自由基的能力强于Mg~(2+)。