定流量消防水炮射流流场数值模拟与轨迹研究

发布时间：2020-06-11 15:46

【摘要】：随着全球经济的不断进步与发展,城市建设越来越完善,市区内建筑用地越来越稀少,迫使建筑物向高大化、密集化趋势发展,极大地增加了消防难度。一旦此类建筑发生火灾,极易形成重大、特大火灾事故,灭火难度极具增加,也将产生巨大的人员伤亡和财产损失。因此,优化消防水炮的内部结构,完善其轨迹预测模型,对提高消防水炮的灭火能力和实现对火源的准确定位显得尤为重要。消防水炮喷嘴内轮廓线的结构形状对射流稳定性和射程影响较大,为确定较优的内轮廓线形状,在前处理软件Gambit中分别对三种内轮廓曲线喷嘴的流体域进行几何建模和网格划分,并定义边界条件,将模型导入至Fluent中对流体域进行参数设置,为后期消防水炮仿真分析做了前期准备工作。对三种内轮廓曲线喷嘴的消防水炮进行了多相流仿真分析,确定了消防水炮喷嘴出口位置的压力分布、速度分布、湍动能分布、相分布以及纵截面和喷嘴出口横截面处的速度和湍动能分布情况,尤其在对喷嘴内部绝对压力分析的基础上,探讨了空化现象存在的可能性。经过对比分析,确定正弦曲线形式的内轮廓曲线具有较优的综合性能。提出了一种新的基于空气阻力的射流轨迹理论模型,将射流轨迹分为上升和下降两个阶段,同时在模型中增加两个截面积变化系数和两个角加速度系数以使仿真的射流轨迹与实际情况更加相符。对空气阻力系数的组成进行了分析。拟采用四阶龙格库塔方法对射流轨迹理论模型进行数值计算。在前述射流轨迹模型的基础上,以美国TFT公司的两组水炮射流轨迹为例,将其与理论模型计算结果进行对比,确定了射程和射高的最大误差。射流轨迹模型的待定参数可通过指数函数进行拟合预测,并且由预测所得系数计算出的射流轨迹误差在可接受范围内。以徐工某型水炮进行了实验,确定其不同仰角下的射流轨迹,通过实验与仿真的对比,验证了消防水炮射流轨迹模型和指数函数作为其系数拟合函数的正确性。
【图文】：

消防水炮

场速度分布分布和湍动能分布进行了研究铭等设计了可以同时实现直流射流和喷了其速度场和压力场，并分析了喷嘴长度、射流性能的影响，使消防水炮水流具有较好面，姚斌等研究了自动消防水炮的射流强有效保护区域面积随之变化，研究结果对义[8]。来发展中，主要是朝着远射程、高扬程、展。远射程主要体现在有些危险场所消防进入，此时需要更远的射程来扑灭；高扬如何将水流喷射的更高：大流量主要体现重型化主要体现在如何移动“体重”越来能化主要是让消防设备集判断、探测、精

水射流切割

炮座、炮身和炮头组成的常规灭火工具[24]，它为动能，从喷嘴位置处高速射出，从而达到灭火流量、高扬程、智能化等优点，从而广泛应用于层住宅等大型场所[25]。代，许多国内外学者开始研究水射流切割技术的国密执安大学的教授首次获得了水射流切割技力，将其从很小的喷嘴中射出，使其具有超高的各种材料[27]。有切割速度快、加工成本低、切割面变形小、加工制造领域得到了广泛应用[28]。水射流切割技产生高温、电火花，适合易燃易爆的切割环境，，危险爆炸物[29]。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU998.13

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