消防水雾炮的理论研究和设备研制

发布时间：2017-09-14 06:43

  本文关键词：消防水雾炮的理论研究和设备研制

  更多相关文章： 消防水雾炮 水射流 雾化 喷嘴

【摘要】：本文介绍了一种专用消防水雾炮的设计,这种水雾炮用于大型硫磺粉仓库的消防。设计这种水雾炮的主要目的是为了防止灭火时已燃粉末由于水流冲击而溅起,引起更大面积的火灾。因此设计的消防水雾炮要求既满足较远的射程,又能覆盖一定的宽度,且可使水滴在落地前能较好雾化。消防水雾炮的结构设计主要是喷嘴和炮身的结构设计。本文首先对水射流理论进行了阐述,并列出了消防水雾炮湍动射流的控制方程,为消防水雾炮结构设计提供了理论依据。然后,进行消防水雾炮喷嘴的设计。本文先通过比较不同结构形状的喷嘴,设计出了本文的喷嘴出口截面形状为近似矩形。再根据水射流边界的线性扩展性,并通过FLUENT仿真对比,设计了一种可调喷嘴,即保持喷嘴出口截面长度一定,通过改变可调喷嘴出口截面宽度尺寸来调节射流的覆盖宽度和雾化程度。同时通过仿真分析确定了可调喷嘴出口截面的长度尺寸为100mm。可调喷嘴结构设计完成后,再对其核心部件进行应力和干涉分析,确保结构的可靠性。最后对可调喷嘴进行密封性试验,检验可调喷嘴加工和设计的可靠性,防止在进行整体水射流试验时发生泄露。最后,进行消防水雾炮的炮身结构设计。消防水雾炮的炮身结构设计主要包括炮身流道的设计和炮身在水平和俯仰方向的传动方式设计。本文通过对三种不同流道的有限元仿真对比,确定了弯管折弯半径为100mm流道的优越性,并将其仿真结果与理论计算得出的水头损失进行比较,验证了仿真结果的可靠性,并设计了采用蜗杆传动的方式进行炮身在水平和俯仰角度的转动。从而最终设计出了满足要求的消防水雾炮。
【关键词】：消防水雾炮 水射流 雾化 喷嘴
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU892
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1. 绪论8-13
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 消防水炮国内外研究现状9-10
• 1.3 本课题的主要研究内容10-13
• 2. 消防水雾炮的水射流理论13-22
• 2.1 水射流流体的基本性质13-14
• 2.2 水射流的基本理论14-17
• 2.2.1 水射流的定义与分类14-15
• 2.2.2 水射流的分区结构15-16
• 2.2.3 水射流基本特性16-17
• 2.3 消防水雾炮的水射流雾化理论17-19
• 2.3.1 雾化过程17
• 2.3.2 射流破碎机理17-18
• 2.3.3 影响雾化的无量纲参数18-19
• 2.4 水射流轨迹近似方程的建立19-21
• 2.4.1 影响水射流射程的因素19
• 2.4.2 水射流轨迹近似方程的推导19-21
• 2.5 本章小结21-22
• 3. 消防水雾炮的计算流体动力学理论22-31
• 3.1 计算流体动力学(CFD)的基本概念22
• 3.2 消防水雾炮射流的CFD求解过程22-24
• 3.3 流体动力学控制方程及其通用形式24-27
• 3.4 消防水雾炮湍动射流控制方程27-30
• 3.4.1 湍流基本方程27-29
• 3.4.2 基于标准k-s模型的湍流控制方程29-30
• 3.5 近壁区模型30
• 3.6 本章小结30-31
• 4. 消防水雾炮的喷嘴设计31-51
• 4.1 消防水雾炮设计要求31
• 4.2 消防水炮喷嘴类型31-34
• 4.3 初选喷嘴结构参数34
• 4.4 对不同尺寸喷嘴的流场模拟与分析34-39
• 4.4.1 几何建模与网格划分35-36
• 4.4.2 模型选择及参数设置36-37
• 4.4.3 仿真结果分析与对比37-39
• 4.5 可调喷嘴结构设计39-41
• 4.6 可调喷嘴关键部件的分析41-46
• 4.6.1 调节板的强度分析41-44
• 4.6.2 挡板的运动分析44-45
• 4.6.3 调节板与挡板的相互位置分析45-46
• 4.7 不同状态下可调喷嘴内流场的分析46-49
• 4.7.1 确定不同状态下可调喷嘴的进出口流速46
• 4.7.2 分别建立三维模型并进行数值模拟46-49
• 4.8 可调喷嘴密封性试验49-50
• 4.9 本章小结50-51
• 5. 消防水雾炮的结构设计51-65
• 5.1 现有消防水炮结构类型51
• 5.2 不同炮身流道的仿真分析与对比51-58
• 5.2.1 建立三种不同的流道三维模型52-53
• 5.2.2 计算模型选择和参数设置53
• 5.2.3 结果分析与对比53-56
• 5.2.4 炮身流道内水流阻力损失的验算56-58
• 5.3 消防水雾炮喷射角调节方式设计与强度分析58-61
• 5.3.1 消防水雾炮水平与俯仰喷射角调节方式设计58-59
• 5.3.2 蜗杆传动强度分析59-61
• 5.4 消防水雾炮整体结构61-62
• 5.5 后坐力对消防水雾炮影响分析62-64
• 5.5.1 后坐力大小计算62-63
• 5.5.2 后坐力对炮身弯管的影响63-64
• 5.6 本章小结64-65
• 6. 总结与展望65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 附录71

【共引文献】

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本文编号：848504