細水霧與氣體射流火焰相互作用的實驗與數(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、爆炸等重大災害事故的案例近年來時有發(fā)生，因此開展針對易燃易爆氣體火災爆炸事故防治方面的研究，具有重要的科學意義和實用價值。細水霧滅火技術因其清潔、高效、對人員和設備安全、用水量少等諸多優(yōu)點，被認為是哈龍系列滅火劑的主要替代技術之一，并已在交通、電力、電信、煙草等領域的消防工程中得到成功應用。然而，有關細水霧抑制熄滅氣體射流火方面的研究尚較少，特別是仍缺乏對細水霧抑制熄滅氣體射流火的機理和規(guī)律及

2、其影響因素的系統(tǒng)研究。因此，本文通過小尺度實驗模擬和數(shù)值模擬，研究細水霧與氣體射流火焰的相互作用過程，進而揭示細水霧抑制熄滅氣體射流火的機理和規(guī)律，并探討有關的影響因素。
　　 為了對細水霧抑制熄滅射流火焰進行定量的分析，本文首先利用粒子成像技術對細水霧霧場粒徑分布和霧滴速度分布進行測量和分析?；诓煌瑝毫ο录毸F霧場特性的實驗測量數(shù)據(jù)，擬合得到細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)。基于上述分布函數(shù)，研究了細水霧壓力對細水霧霧場特性的影響。該研究為研究不同特性的細水霧霧場抑制熄滅射流火焰機理提供詳實的數(shù)據(jù)。
　　 基于細水霧與氣體射流火焰相互作用的模擬實驗結(jié)果，依據(jù)細水霧抑制熄滅氣體射流火焰的時間將細水霧作用過程分為三類：瞬間熄滅、長時間熄滅和無法熄滅。并提出以細水霧霧動量和氣體射流火焰動量之比為臨界判據(jù)，區(qū)分細水霧抑制熄滅射流火焰三種典型過程，并通過大量的實驗數(shù)據(jù)驗證該臨界動量比。通過該臨界動量比可以

4、指導防治射流火焰引發(fā)的火災過程中的細水霧滅火系統(tǒng)的相關參數(shù)設計。
　　 針對射流火焰無法被熄滅的工況，以理論分析和實驗結(jié)果得出存在一個滅火效率最佳的細水霧壓力，即在該壓力下的細水霧霧滴粒徑和速度分布滅火效果最佳。該研究對工程實際應用過程中細水霧滅火系統(tǒng)的噴嘴結(jié)構(gòu)設計具有重要意義。
　　 通過測量細水霧抑制熄滅射流火焰過程中火焰熱輻射通量的變化，研究氣體燃料流量、細水霧壓力，射流火焰噴嘴直徑等對火焰熱輻射通量的影響。結(jié)合實

5、驗結(jié)果，以細水霧動量與氣體射流火焰動量之比對細水霧抑制射流火焰過程中熱輻射通量的強化區(qū)和非強化區(qū)進行臨界區(qū)分。并以此對細水霧抑制氣體射流火焰過程中火焰熱輻射通量強化機理進行分析。為消防人員防護在使用細水霧滅火系統(tǒng)過程中有可能引發(fā)的火焰強化提供必要的理論依據(jù)。
　　 通過受限空間內(nèi)細水霧抑制熄滅射流火的模擬實驗研究，發(fā)現(xiàn)細水霧抑制熄滅氣體射流火焰過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水霧流量控制模式。為了獲得兩