火灾烟雾颗粒的光学散射特性研究

从理论和实验两个方面研究了几种常见的燃烧烟雾在不同波长激光下的散射特性。从Mie散射理论出发，比较几种Mie散射算法的优缺点，采用一种改进的连分式算法对火灾烟雾颗粒的散射光强分布进行计算，得出不同粒径大小和波长下光强分布图。结合理论计算，设计一套实验装置，测量并计算在不同角度下3种烟雾颗粒和面粉气溶胶散射光的相对光强比，实验测量值与理论计算值吻合较好。研究结果表明不同种类烟雾散射光相对光强比互不相同，火灾烟雾与非烟雾气溶胶差距较大，从而表明散射光相对光强比是区分不同烟雾特定的物性参数，为火灾烟雾探测技术发     

火灾烟雾颗粒粒谱动态分布

采用扫描电子迁移粒径谱仪,对木材明火、棉绳阴燃、聚氨酯明火、正庚烷明火和工业酒精明火中产生的烟雾气溶胶进行在线测量,记录并分析随时间变化的烟颗粒浓度变化和粒径谱分布信息.结果表明,在火灾探测器做出响应之前,正庚烷明火的烟颗粒粒径主要分布在100～500 nm,木材和聚氨酯明火及棉绳阴燃的是50～400 nm.五种试验火在材料基本耗尽前的烟颗粒数目浓度随时间不断增大,小于50 nm的烟颗粒相对浓度随时间增长.烟雾颗粒粒径分布呈双峰偏态特征,除酒精燃烧试验火的粒径分布出现自保持特征外,其他燃烧试验火在不断生成、凝并及迁移动态变化中,粒径分布形状发生改变.归一化颗粒数浓度,粒径分布的几何平均中径向右移动,粒径分布随时间展宽,因此验证了试验火烟雾颗粒的快速凝并效应.     

火灾烟颗粒粒径分布变化模拟研究

实验测量5种标准火烟颗粒分布变化,联合Moment法和FDS对火灾烟雾运动的模拟,实现烟颗粒粒径分布动态变化的预测.对正庚烷试验火(TF5)烟雾颗粒分布模拟中,烟颗粒数总浓度的衰减趋势与实验结果一致,比不考虑凝并和凝并系数为定值时的结果更合理.模拟烟颗粒几何平均粒径缓慢增长,分布展宽,在前300s内,粒径分布参数变化很小,呈自保趋势,与实验一致.烟颗粒的凝并速率对初始几何平均粒径、初始总浓度和不规则的形貌更敏感,烟颗粒数浓度的衰减随凝并系数增大而加快.热释放速率和初始烟颗粒几何平均粒径的确定决定烟雾浓度的量级和预测的准确性.     

基于FDS的运输类飞机货舱烟雾探测试验方法研究

运输类飞机货舱烟雾探测试验采用烟雾发生器产生模拟烟雾的方式来进行，为科学合理地验证货舱烟雾探测系统的有效性，开展货舱烟雾探测试验方法研究。首先采用火灾动态仿真（fire dynamics simulator，FDS）对美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration，FAA）开展的货舱火灾试验进行火灾烟雾数值模型验证；然后，以某型运输机货舱为模型进行建模，采用经验证的烟雾数值模型进行不同发烟位置、货舱通风/不通风、不同货舱环境压力等条件下货舱烟雾扩散规律研究和烟雾探测器对烟雾的响应研究。结果表明：当火源位于8位置时，烟雾探测系统响应时间最长，该处为最严苛火源位置；舱内烟雾扩散情况受货舱通风条件影响很大，通风条件下烟雾探测系统报警时间比无通风条件下长；货舱环境压力越低，货舱顶部的烟雾扩散范围越大，有利于烟雾扩散，烟雾探测器告警越短。最后，根据实际货舱烟雾探测试验条件，从烟雾量大小、试验工况、发烟设备、发烟位置点选择等方面设计该型飞机货舱烟雾探测试验方法。     

多孔介质粘土颗粒群的粒径分布分形维

多孔介质粘土颗粒的粒径分布分形维数值能较好地反映粘土颗粒的尺度分布和空间填充性能，可用于表征土壤的保水、填充等性能．文中以华南地区部分粘土作为多孔介质研究对象，通过建立适于采用数字显微系统的多孔介质颗粒群粒径分布分形维数值的测定模型，提出了一种计算多孔介质颗粒群粒径分布分形维数的新方法．结果表明，采用该法测定的粘土颗粒群粒径分布分形维介于2．2708～2．9483之间，与采用其他方法测定的结果吻合，说明模型和方法具有较好的准确性和实用性，为土壤质地评价，颗粒填充、流变性能研究等提供了一种新的方法和评价指标．     

两种火灾烟雾识别方法的研究

接触式火灾探测器在大空间和室外场景存在局限性,结合视频监控系统和数字图像处理技术,进行探测和预警成为火灾探测领域里的新研究方向。针对不同场景下烟雾识别算法的选择问题,研究颜色统计特征和小波变换两种方法在烟雾图像识别中的应用,分析算法的具体过程及其适用性。火灾烟雾图像包含丰富的颜色、纹理等特征参数,将烟雾图像转换为二值图像,采用数字图像处理的方法对烟雾的RGB颜色特征进行统计,分析其颜色距离与人类视觉的关系,提取图像中的烟雾点特征,识别是否有火灾烟雾生成以达到预警的目的。小波变换方法利用烟雾背景图像纹理模糊即信号衰弱的特点,对目标前景进行提取。利用连续目标图像计算均值背景,通过与均值背景的对比,捕捉图像信号衰减的连通区域,获取烟雾图像。通过实验,从图像要求、烟雾对象、时间复杂度、适合场所几方面得出颜色统计特征和小波变换方法在火灾烟雾识别中的性能比较。结果对不同场景下烟雾图像识别方法的选择有指导作用。     

粒径呈幂律分布的颗粒气体中的速度分布特性

采用分子动力学模拟研究受到边界加热机制作用的粒径呈幂律分布的颗粒气体中速度分布函数的特性.研究发现颗粒系统的速度分布函数P(v)偏离高斯分布,且随着系统的弹性恢复系数η、面积分数φ(所有颗粒的总面积与模拟区域面积之比)、系统的颗粒总数和粒径分形维数D的改变,速度分布函数中的指数α呈现出了α<2的一系列值,并不存在α＝1.5的普适值.此外,随着弹性恢复系数η的减小、面积分数和系统的颗粒总数N的增加、粒径分形维数D的增大,系统颗粒的速度分布偏离高斯分布的程度加剧.     

溶剂超临界CO2雾化萃取法制备乙基纤维素微粒的研究

通过溶剂超临界CO2雾化萃取法制得了乙基纤维素微粒．研究了溶液喷口流速、溶液浓度、温度、压力对颗粒粒径及其粒径分布的影响．结果表明，改变工艺参数，可在较大范围内调控微粒大小，所得微粒平均粒径为0．64～10．83μm．随着温度和溶液浓度的增加，颗粒粒径及其粒径分布增加；随着压力和溶液喷口流速的增加，颗粒粒径及其粒径分布减小．     

粒径呈幂律分布的颗粒气体中的颗粒分离行为特性

采用分子动力学方法模拟了受到边界振动的粒径呈幂律分布的颗粒气体中的颗粒分离行为特性.研究发现当系统受到振动时,模拟区域出现温度梯度,系统出现颗粒分离现象,所有的颗粒都会朝着温度低的区域移动,且大颗粒比小颗粒更趋向于聚集在低温区域;系统大颗粒和小颗粒间的粒径差越大,系统的颗粒分离行为越显著.同时,系统的子区域中的局域粒径分布函数仍然为幂律分布.     

声波的多尺度分解与颗粒粒径分布的实验研究

利用颗粒运动碰撞壁面产生声波的机理以及多尺度小波分解方法,建立了Hou-Yang方程,揭示声波信号在各尺度的能量分率分布特征及粒径分布的定量关系.通过在φ为150 mm流化床冷模装置中,分别对多种聚乙烯颗粒体系进行流态化实验,确定了声波信号的小波分解的最优尺度数为7.并通过实验分析得到的单一j粒径与混合粒径的能量比λj、单一j粒径颗粒的特征谱图和混合粒径的能量谱图,实现了冷模装置和工业热态操作中流化床壁面局部区域的颗粒粒径分布的在线测量,其测量值与取样筛分分析值的平均偏差均小于15.8%.应用Hou-Yang方程还可及时预测床内颗粒粒径的异常分布,判断颗粒团聚的产生.     

影响BaSo4沉淀颗粒粒径分布的工程因素

研究了釜式，管式与釜式组合反应器内各种混合方式对沉淀颗粒粒径分布的影响，结果表明，转速对粒径和分布的影响是非单调的；采用转子－定子型搅拌器能明显地改善颗粒的单分散性，加料位置对粒径分布比较敏感，浆叶底部为较合适的加料位置，采用组合反应器，不但使颗粒粒径减少，而且使颗粒分布变窄。     

脉冲式烟雾机热能雾化特性及其影响因素分析

论述了脉冲式烟雾机的热能雾化特性及燃气速度、温度，工作频率和喷药量对烟雾粒径及其分布的影响，并探讨了几个设计参量的选定原则。     

飞机货舱烟雾扩散受烟源温度影响的研究

目前的事故统计数据表明飞机烟雾事件发生概率大于1/10 000,因此有必要关注烟雾探测系统的符合性及其适航审定过程。基于CFD软件,研究不同烟源温度对烟雾扩散规律的影响。由仿真结果得出不同烟源温度造成热羽流浮力与颗粒之间的作用力有很大差距,影响了飞机货舱内的烟雾扩散与烟雾探测时间。     

超声衰减谱法颗粒粒径测量中遗传算法参数优化

在超声衰减谱法测量颗粒粒径分布的反问题求解中,反演算法至关重要,遗传算法作为一种全局最优化算法,其参数优化对于颗粒粒径分布反演效果极其关键.从最大代数、种群尺度、交叉和变异概率等参数优化角度,对于服从3种典型分布函数的颗粒系进行数值模拟.研究发现,当最大代数为300、种群尺度为60、交叉概率范围为0.4~0.85、变异概率为0.045~0.08时,获得的反演结果与设定值较吻合.在此优化参数下的数值算例和对两种玻璃微珠-甘油悬浮液样品的实验超声衰减谱反演,进一步验证了此优化参数下遗传算法具有较好的稳定性和抗噪性.     

多通道火灾探测信号的分析与合成方法

提出一种多通道火灾探测信号的分析与合成方法，通过基于信号互功率谱的多通道信号模型，提取火灾和非火灾两种情菜下的烟雾、温度等实际信号的统计特征，自适应合成信号序列，探讨了模型参数的选择，并开发了探测算法模拟测试系统，实验表明，该方法能有效地测试出探测算法的火灾报警时间和误报警率等性能指标。     

多通道火灾探测信号的分析与合成方法

提出一种多通道火灾探测信号的分析与合成方法，通过建立基于信号互功率谱的多通道信号模型，提取火灾和非火灾两种情形下的烟雾、温度等实际信号的统计特征，自适应合成信号序列，探讨了模型参数的选择，并开发了探测算法模拟测试系统．实验表明，该方法能有效地测试出探测算法的火灾报警时间和误报警率等性能指标．     

复合火灾信号的一种模糊处理方法

提出了一种处理复合火灾传感器信号的模糊方法，首先提取传感器输出的烟雾和温度信号特征，包括幅度，持续时间和变化量等，然后通过适当的隶属函数模糊化，再由模糊语语文规则推理得到有烟明火、无烟明火、阴燃火和非火灾的判决结果，最后利用质量中心法去模糊得到系统的火灾报警／非报警输出，实验表明，这种方法能够有效地探测试验火，并能克服干扰，减少误报警。     

复合火灾信号的一种模糊处理方法

提出了一种处理复合火灾传感器信号的模糊方法．首先提取传感器输出的烟雾和温度信号特征，包括幅度、持续时间和变化量等，然后通过适当的隶属函数模糊化，再由模糊语言规则推理得到有烟明火、无烟明火、阴燃火和非火灾的判决结果，最后利用质量中心法去模糊得到系统的火灾报警／非报警输出．实验表明，这种方法能够有效地探测试验火，并能克服干扰、减少误报警．     

子波神经网络在火灾探测中的应用

论述了用于信号识别的子波神经网络的结构和算法，并根据火灾传感器信号处理的特点，提出了将其用于火灾探测的方法，在子波神经网络中采用了子波函数和并轭梯度优化方法。实验表明，子波神经网络对火灾信号具有很好的学习和探测能力，与ＢＰ神经网络火灾探测方法相比，所提出的方法能够更快和更准确地探测各种标准实验火。     

基于亮度守恒假设的火灾图像运动特征提取

论述了火灾火焰和烟雾图像特征分析及提取方法,分析了这些方法尚存在的问题,指出了火灾图像运动特征分析相对于静态特征分析的优势.针对亮度不变假设在提取火灾火焰和烟雾图像运动特征时存在的问题,提出将目前最新的光流计算方法——亮度守恒假设应用于视频火灾探测中,结合全局平滑性假设,推导了亮度守恒方程解的迭代形式,并对基于亮度守恒假设的火灾火焰和烟雾图像运动特征识别方法进行了分析和讨论,为开发更加准确可靠的视频火灾探测识别算法提供了理论支撑.