固定式消防炮炮体能量损失特性的数值与实验研究

发布时间：2023-02-26 04:57

　　目前,消防水炮作为现代灭火的主要设备,正朝着大流量、远射程方向发展,其功能也日益增多,除了集中射流外,还增加了喷雾功能;与火灾探测报警相连,还具有自动定位瞄准功能等。与此同时,现有的消防水炮射流技术难以满足现代高层建筑灭火队水炮射高的需求。此外消防水炮的使用性能严重制约了高层建筑灭火的效率,造成经济财产的严重损失,已经成为消防水炮射流技术深入推广的瓶颈问题。因此,现阶段开展影响消防水炮射流的机理性研究,并提出结构的改进,不仅具有重要的实际意义,更具有显著的市场价值。本文面向提升消防水炮水射流特性的关键科学问题,对现有消防水炮炮体结构进行流体动力学研究,以达到降低炮体内流体的能量损失,稳定炮体的流场,提升灭火效率,降低对泵的使用要求的目的。针对现有消防水炮炮体提取结构参数建立水炮的动力学模型,运用流体动力学理论分析湍流波动、局部损失、沿程损失在影响流场稳定的作用中所占的比重,针对主要的能量损失提出可行性的导流板改进方案。明确导流板影响流场稳定的位置、数量和张角的三个影响因素。为降低实验方案数量,区分主要以及次要影响因素,分别制定主、次研究方案。利用计算流体力学软件FlUENT对所设计的炮...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 意义
    1.2 消防炮的定义与分类
    1.3 消防水炮的水射流问题现状
    1.4 管道流动能量损失国内外研究现状
        1.4.1 流道沿程损失的研究现状
        1.4.2 流道湍流耗散的研究现状
        1.4.3 流道局部能量损失的研究现状
        1.4.4 研究现状分析
    1.5 研究目标及研究内容
        1.5.1 研究的目标
        1.5.2 研究的内容
第2章 消防水炮炮体的水动力学模型
    2.1 消防水炮炮体的物理模型
        2.1.1 消防水炮炮体结构的选用
        2.1.2 结构参数的定义
    2.2 消防水炮炮体流场的数值模型
        2.2.1 湍流模型
        2.2.2 空化模型
    2.3 大涡模拟(LES)数值求解方法
    2.4 本章小结
第3章 消防水炮炮体能量损失特性数值研究
    3.1 内流场损失机理特性研究
    3.2 压力梯度变化的影响分析
        3.2.1 炮体内压力梯度分布研究
        3.2.2 炮体流场中的空化效应分析
    3.3 Dean涡理论
    3.4 湍流强度的分析
    3.5 出口段速度分析
    3.6 炮体内部的能量损失
    3.7 本章小结
第4章 消防水炮炮体结构优化设计
    4.1 不同结构的设计
    4.2 不同结构的动力学特性分析
        4.2.1 沿程压力系数分布及影响分析
        4.2.2 沿程二次流分布分析
        4.2.3 Dean涡的影响分析
        4.2.4 速度分布的影响分析
    4.3 不同结构流场能量损失的数值变化分析
    4.4 导流装置张角对流场的影响
    4.5 本章小结
第5章 新型炮体水动力性能实验研究
    5.1 射流实验动力系统以及实验方案
    5.2 实验件材料的选择
    5.3 实验件最优结构的选型
    5.4 实验结果及分析
        5.4.1 导流装置对射流的影响分析
        5.4.2 炮体内部的空化现象
    5.5 本章小结
结论
    全文总结
    工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢



本文编号：3749864