超细微粒灭火剂与火焰相互作用的数值模拟

为了研究灭火过程中超细微粒灭火剂与火焰的相互作用,该文数值模拟了火场中超细微粒灭火剂在不同驱动压力下喷射后的运动特性。采用驱动速率模型、离散相模型和火源模型对灭火剂颗粒的释放、流动以及与火源作用的过程进行数值模拟。模拟结果表明:内壁收缩的喷嘴能够加强微粒穿透火羽流的能力,其穿透能力随着驱动压力的增大而增强。当与灭火剂微粒作用时,火焰高度减小,宽度增大。驱动压力越大,微粒到达火源表面所需要的时间越少;当达到全淹没状态时,在1.2 MPa的驱动压力下,火源处微粒浓度较高。在1.0 MPa的驱动压力下,火源处微粒浓度变化较小;较高驱动压力可以加快微粒在灭火室中全淹没状态形成的时间;当驱动压力较小时,更容易出现涡流,导致微粒快速充满整个灭火室,但是微粒浓度分布不均。     

消光法测定磷酸铵盐微粒灭火剂灭火浓度研究

采用过滤称重法配合激光消光法对两种粒度的磷酸铵盐微粒灭火剂在杯式燃烧器中的灭火浓度进行了研究,得出了激光测定磷酸铵盐微粒灭火剂的质量浓度标定曲线和微粒灭火剂的灭火浓度。结果表明,在该实验条件下,平均粒度分别为6.0 μm和13.7 μm的磷酸铵盐微粒灭火剂其激光吸收发散系数K值分别为0.353 0 m2/g和0.257 3 m2/g,平均灭火质量浓度分别为32.9 g/m3和41.6 g/m3,前者的灭火效能比后者高出25 % ～ 30 %,且前者采用激光消光法测定时相对误差较小。     

新型冷气溶胶灭火剂灭火性能的研究

为防止对臭氧层的破坏,哈龙灭火剂先后在多国宣告停止使用。随之出现了很多哈龙灭火剂的替代产品,冷气溶胶灭火剂就是其中之一,但因其制备过程中,超细颗粒的表面能较高,易团聚,现有的制备工艺通常是在超细颗粒中加入一些改性剂,以降低其表面能,从而使其满足使用的要求。而本文提出了一种新型的冷气溶胶制备方案,通过将灭火物质NH4H2PO4溶于水中,并利用高压气体喷射形成气溶胶,通过不同组实验的对比,发现不同浓度、压力及出口直径,对灭火效果均有显著影响,通过本次试验,取得了一定的研究成果,为冷气溶胶灭火剂的大规模使用提供了一种创新性的思路。     

沸腾液体扩展蒸汽爆炸初期演化过程的数值模拟

对沸腾液体扩展蒸汽爆炸发生初期,容器顶部突然出现开口,压力快速泄放导致容器内介质过热沸腾的过程进行了模拟研究。选取过热水及饱和水蒸气为容器内介质,分析了该过程中气液两相的变化过程。探讨了初始温度（初始压力）、初始充装量及开口大小等因素对前述物理过程及容器内压力、温度的影响。结果表明：容器内过热沸腾的过程中,温度逐渐下降,压力响应会出现两次压力峰和一个压力平台期,两个压力峰值都会随初始温度的增加而增加,压力平台持续时间随初始温度先增大后减小;第一个压力峰值随初始充装量的增加先增大后减小,第二个压力峰值则随初始充装量的增加而增大,压力平台的持续时间和液体充装量成正比关系;开口越大两个压力峰值也越大,压力平台持续时间越短。     

细水雾与热烟气相互作用数值模拟研究

使用CFD软件Fluent对火灾中热烟气与细水雾的相互作用过程进行了数值模拟研究。比较了灭火过 程中不同粒径细水雾在流场中的运动及其对灭火效果的影响,并研究了细水雾对着火房间火焰辐射的散射作用 及细水雾的聚合破碎过程对灭火效果的影响。模拟结果表明辐射是火灾中主要的热传递过程,粒径较大的水雾 比较容易离开回流区到达燃烧反应区。房间细水雾的通过吸收和散射作用减弱辐射强度,水雾在喷射初期可能 使燃烧速率增大,这些结果与实验事实相符     

消失模珠粒射料充填过程的数值模拟

为了解消失模珠粒射料充填过程,采用Eulerian-Lagrangian方法建立了数学模型,并进行了数值模拟。在该模型中把空气处理成连续介质,采用SIMPLE方法在Euler网格中求解气相连续方程和动量方程;珠粒为离散颗粒,其运动遵循Newton运动定律。采用自行设计的模具进行了实验验证,用数码摄像机记录了珠粒充填过程。数值模拟和实验结果显示:在珠粒充填前期,模具底部空气流动速度快,携带能力强,到达模具底部的珠粒都被带到顶部堆积。珠粒充填超过2/3以后,珠粒才开始在底部堆积,最后形成一个椭圆形漩涡并逐步消失。数值模拟和实验结果符合较好。     

双喷头细水雾和纵向通风抑制池火的实验研究

进行细水雾抑制Φ600 mm酒精池火缩尺模型实验,通过对火焰和燃料表面温度、火源根部附近氧气体积百分比、火焰热辐射和地板接收到的热辐射等参数的测试,对比分析不同压力和雾流量单、双喷头细水雾耦合纵向通风系统的灭火机理及最佳运行参数。结果表明,点火后480 s开启2个K=0.5的细水雾喷头灭火的最佳工作压力为8 MPa,所需雾通量为8.94 L/min。继续增加压力,K=0.5双喷头细水雾灭火效率提高的幅度减小。双喷头细水雾灭火的主导机理为隔绝稀释氧气、火焰的冷却作用以及地板接收到的热辐射的衰减作用。点火后480 s开启火源上风侧单个K=1.2细水雾喷头灭火的最佳工作压力为10 MPa,所需雾通量为12 L/min。单喷头细水雾灭火的主导机理为对燃料表面的冷却作用。     

化学气体灭火剂作用下甲烷射流火焰行为

在传统的消防救援中,针对天然气管道泄漏火灾往往采取细水雾等外部灭火的方式,但由于天然气管道泄漏所引发射流火的火焰高度高、热辐射量大,通过具有优异扩散和灭火性能的化学灭火气体以内部抑制燃烧的方式具有较大的研究价值。本文以甲烷射流火焰模拟天然气管道泄露火灾,研究了五氟乙烷对不同管径、不同流速甲烷射流火焰的抑制作用,并以哈龙1301作为对照组实验,解析了五氟乙烷加入后甲烷射流火的火焰形态、火焰高度、火焰温度的变 化特征,以探究五氟乙烷对天然气管道泄漏引起的射流火焰的抑制效应。研究表明：在一定范围内,燃气流量越大,发生甲烷射流火吹熄所需要的灭火剂浓度就越少;在五氟乙烷作用下,甲烷射流火焰熄灭前高度大于未通入灭火剂的火焰高度。在相同口径下,燃料的流量越大 ,所需的气体灭火剂浓度越少。该研究结果揭示了甲烷射流火焰在五氟乙烷作用下的变化趋势,为选择作用于射流火焰的高效清洁化学灭火气体提供了研究基础。     

压力对细水雾抑制汽油池火影响数值模拟

利用火灾动力学仿真软件(FDS)软件模拟研究低、中、高3种压力下细水雾对汽油池火的抑制过程。对比分析细水雾压力为1、3和5 MPa时的火焰区域内温度变化、烟气中O2和CO体积分数变化、灭火时间以及灭火用水量等情况。结果表明:细水雾抑制池火的过程可分为3个阶段,分别是火焰初步抑制阶段、火焰增长阶段和火焰再次抑制阶段。增加细水雾的释放压力,可以明显降低火焰温度,有效抑制火焰的发展。综合考虑灭火时间和灭火用水量的影响,中压细水雾具有灭火迅速、节约用水的优点。     

民机货舱变压环境下多种新型清洁灭火剂对锂离子电池热失控作用特性

为研究替代哈龙的新型清洁灭火剂对民航运输锂离子电池火灾作用特性,基于动压变温实验舱,实验设定了80 kPa,60 kPa和40 kPa的压力环境,使用全氟己酮（Novec1230）、2-溴-3,3,3三氟丙烯（2-BTP）和细水雾进行灭火实验。根据它们的灭火机理,从实验现象,降温效果和一氧化碳浓度三方面分析了三种灭火剂的灭火效果。结果表明,变压条件下Novec1230和2-BTP主要通过化学抑制的机理有效降低锂离子电池火焰中自由基H·和OH·浓度,实现快速灭火;而细水雾的降温和抑制温升效果要明显优于Novec1230;同时灭火效果会随环境压力的下降而增强;在较低环境压力下,2-BTP对于灭锂离子电池火的综合效果最好。