水幕吸收效率模型及水幕综合模型研究

发布时间：2019-11-24 20:03

【摘要】：水是最重要的灭火剂也是许多危险有害物质的吸收剂,采用水幕进行防火分隔或采用水幕阻断危险有害物质的泄漏扩散危害在消防、防火设计、危险物质应急处置等许多领域有着许多重要的应用。随着水幕技术研究和人们对水幕作用认识的深入,水幕技术正得到越来越多的重视和推广应用；水幕技术的研究也正在成为现代消防技术和现代安全技术研究的热点。目前,水幕技术使用的瓶颈主要是水幕作用机理、计算方法、设计依据等基本理论和工程应用技术的缺乏和滞后。本论文以水幕在危险气体泄漏时实现危险气体的消除或控制为潜在应用场合,研究水幕对气体物质的吸收机理和抑制规律,构建水幕吸收效率模型及水幕综合模型,旨在为水幕技术在气体危险物质泄漏的应急处置提供设计或计算的工程方法。论文研究了水幕对气体吸收效率的预测模型,在此基础上研究并建立了包含多个工程参数的水幕综合模型,并分别对两个模型的正确性进行了检验。将水幕对物质的吸收作用纳入模型参数及建立水幕对气体吸收效率模型等工作尚未见诸文献报道。论文首先研究了水幕吸收效率模型,该模型既可以作为一个独立模型,预测水幕的吸收效率,同时也是论文水幕综合模型的子模型,为后续综合模型的研究提供基础。论文在分析水幕吸收作用的微观和宏观过程的基础上,以单个液滴为对象,研究了水幕吸收效率的影响条件及影响方式；在此基础上,研究并建立适用于水幕前气体不同扩散情况下的水幕吸收效率模型；针对所建吸收效率模型,论文采用文献实验数据,对水幕吸收效率模型进行了验证,验证结果表明模型具有较好适应性和较高的预测精度。论文在现有水幕综合模型缺陷研究、水幕参数比较研究和假设条件研究的基础上,研究并建立了水幕综合模型。模型可同时反映水幕对气体的吸收作用、泄漏气体扩散行为、空气卷吸作用、风速场及湍流作用等工程参数的影响。其中,论文引入吸收参数用以表征水幕的吸收作用,吸收参数的计算由水幕吸收效率模型给出；基于面源假设,研究并引入水幕前气体扩散行为和水幕作用对模型初始扩散参数的影响,在此基础上建立了不同条件下初始扩散参数的计算方法；在分析水幕后湍流增强和风速减弱作用对危险气体扩散影响的基础上,提出新的区域划分及各区域大气稳定度和风速的取值方法,按照修正后的取值方法,模型水幕后近幕区气体浓度的预测精度明显提高。针对所建水幕综合模型,论文采用文献实验数据进行了验证,结果表明模型“Fa2法”计算结果达到60%,符合新建模型要求,平均相对偏差MRB值和均方根相对偏差MRSE值均在可接受范围内。模型检验过程中,采用美国MathWorks公司的Matlab软件编程求解模型。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU998.1

【参考文献】