消防炮自适应炮头射流系统动力学研究

发布时间：2021-01-09 06:01

　　消防炮具有大流量、远射程和高射高等诸多优点,目前已被广泛应用于各类大型火灾救援作业。直流式消防炮和传统导流式消防炮的炮口开度不可调节,当入射流体的流量或压力变化较大时,将导致射流发散,射程较近,灭火效率降低,因此不适用于大规模火灾的扑救。自适应炮头在其内部增设了可对炮口开度进行调节的自适应机构,使消防炮能够随入射流体流量和压力的变化自动调整炮口开度,提高射流稳定性、射程和灭火效率。在实际使用过程中,由于入射流体的压力和流量脉动,消防炮自适应炮头射流系统将不可避免地产生振动。当流体脉动频率接近射流系统固有频率时,射流系统可能发生剧烈振动,影响射流稳定性,甚至可能造成结构破坏。所以,本文以消防炮自适应炮头射流系统为研究对象,对其自由振动、强迫振动和参数振动等动力学行为进行研究。气液混合流体动态体积弹性模量分析。考虑气液混合流体组分的实际变化过程,以完全空化模型为基础,采用集中参数法,建立了气液混合流体动态体积弹性模量理论模型。分析了主要参数对动态体积弹性模量的影响规律,通过样本实验数据对理论模型的有效性和正确性进行了验证。消防炮自适应炮头射流系统自由振动分析。建立了考虑流固耦合特性和离散连... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【图文】：

射流系统前三阶固有频率

第3章消防炮自适应炮头射流系统自由振动分析-41-稳定阶段后，灵敏度基本保持不变。a)一阶动态固有频率b)一阶动态固有频率对进气速率灵敏度c)二阶动态固有频率d)二阶动态固有频率对进气速率灵敏度e)三阶动态固有频率f)三阶动态固有频率对进气速率灵敏度图3-14射流系统前三阶固有频率及其对流体压力的灵敏度变化图图3-14c)至图3-14f)所示二阶和三阶动态固有频率及其对流体压力灵敏度的变化规律与图3-14a)和图3-14b)所示一阶固有频率及对流体压力灵敏度的变化规律完全一致，仅在数值大小上有所区别。通过将前三阶动态固有频率对流体压力灵敏度的对比可知，第三阶动态固有频率对流体压力的变化较为敏感，而第一阶动态固有频率对流体压力的敏感程度则较低。

第3章消防炮自适应炮头射流系统自由振动分析-43-e)三阶动态固有频率f)三阶动态固有频率对进气速率灵敏度图3-15射流系统前三阶固有频率及其对喷芯质量的灵敏度变化图3.5.4机械弹簧刚度当机械弹簧刚度在1×104N/m~3×104N/m间变化时，保持射流系统其余参数不变，得到射流系统前三阶固有频率及其对机械弹簧刚度灵敏度的变化曲线如图3-16所示。由图3-16a)、b)可知，在同一时刻随机械弹簧刚度的增加，射流系统的一阶动态固有频率略有增大但基本保持不变，与之相对应，在图示时间与弹簧刚度范围内，一阶动态固有频率对弹簧刚度的灵敏度均为正值，但由于灵敏度数值过小，因此固有频率的变化也很小，基本可视为不发生变化。对于灵敏度变化曲线，在计算初始阶段的灵敏度要远低于稳定阶段的灵敏度，说明随机械弹簧刚度的增加，计算初始阶段一阶动态固有频率的上升速率和上升幅度低于稳定阶段。图3-16c)至图3-16f)所示二阶和三阶动态固有频率及其对机械弹簧刚度灵敏度的变化规律与图3-16a)、b)所示一阶固有频率及对机械弹簧刚度灵敏度的变化规律完全一致，仅在数值大小上有所区别。通过将前三阶动态固有频率对机械弹簧刚度灵敏度的对比可知，第二阶动态固有频率对弹簧刚度的变化较为敏感，而第三阶动态固有频率对弹簧刚度的敏感程度则较低。a)一阶动态固有频率b)一阶动态固有频率对进气速率灵敏度


本文编号：2966107