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。     

基于FLUENT的天然气管道微量泄漏数值模拟

为了降低天然气管道泄漏对环境造成的危害,采用FLUENT软件对高压天然气管道微量泄漏后甲烷扩散特性进行数值模拟,模拟了非稳态时甲烷浓度分布情况;探究不同管道压力和泄漏方式以及不同时间下天然气泄漏扩散过程的变化规律,并通过甲烷浓度分布图分析天然气的扩散特性和区域。结果表明:管内压力越大,甲烷扩散区域越大;泄漏方式为细缝泄漏时,扩散范围就相对小孔泄漏较大;甲烷泄漏出去的扩散浓度变化在前几分钟内就已达到稳定。     

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。     

基于FLUENT的含硫天然气泄漏数值模拟研究

为了研究天然气输送管道发生泄漏后气体的扩散规律,以长庆油田第五采气厂输送管道为研究对象,利用FLUENT软件进行数值计算。根据现场的实际情况,建立了数值模拟的物理模型,设置合理的边界条件,得到了不同风速下天然气扩散规律。结果表明:在静风条件下,气体的浓度和速度分布基本上呈对称分布。在风力的作用下,气体的浓度场向下风向发生了明显的偏斜,当风速为3 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方50 m处发生偏斜,当风速为5 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方35 m处发生偏斜,当风速为10 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方15 m处发生偏斜,而且随着风速的增大,射流偏离竖直方向角度也增大。同时风速越大,硫化氢对人体有危害的面积越小。     

几种常见气体灭火系统的比较

气体灭火系统的分类气体灭火系统可以按照灭火剂种类、防护区数量、灭火方式以及储存装置压力来进行分类。1、灭火剂按照灭火剂的种类,目前常见的气体灭火系统包括二氧化碳灭火系统,七氟丙烷(FM200)灭火系统和混合气体IG541灭火系统。其中二氧化碳常温常压下是一种无色、无味、不导电的惰性气体灭火剂;七氟丙烷是一种无     

厂区天然气泄漏扩散的数值模拟研究

根据危险性气体空间泄漏扩散的特点,对厂区天然气等危险性轻质气体泄漏扩散运动进行了数值模拟,着重研究了大气风向风速、泄漏射流方向和泄漏时间对危险性轻质气体(天然气)空间泄漏扩散浓度场和危险性区域的影响.其中大气主导风的风速对气体扩散浓度和扩散危险性区域有很大的影响,如等值线图模拟的条件下,在x方向上,风速v=0.5 m.s-1比v=5.0 m.s-1条件下危险性区域大155 m.     

土壤地下空间耦合下天然气泄漏扩散数值模拟

随着燃气管道数量和规模的增加,由于燃气泄漏至相邻地下空间导致燃气爆炸的事故日益突出。为了研究天然气管道泄漏后气体在土壤和地下空间耦合下的扩散过程及规律,本文采用COMSOL软件中建立燃气管道泄漏在土壤和阀门井中扩散的数学模型,分别研究不同管道压力、土壤孔隙率、泄漏口到阀门井水平距离对燃气泄漏扩散的影响,结果表明：随着管道压力和土壤孔隙率的增加,阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限的时间相应减小;不同孔隙率条件下阀门井内甲烷摩尔分数差值逐渐稳定在一个定值;泄漏位置距离地下空间小于12.5 m时,阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限的时间小于7天,距离大于12.5 m时阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限需要一周以上的时间。     

石蜡火灾灭火效果对比实验研究

基于石蜡火灾灭火实验模型,采用标准管枪和灭火器两种灭火系统,测试了直流水、泡沫、水凝胶、干粉和二氧化碳等典型灭火剂对石蜡油盘火的灭火效果。采集分析了石蜡火灾扑救过程中的热辐射和温度变化数据,记录了不同灭火剂的灭火时间、灭火剂用量、降温效果、沸溢喷溅和复燃情况等。对比了不同灭火剂的灭火效能和优缺点,并针对不同灭火剂进行了灭火应用分析。该研究结果对丰富可熔化固体火灾燃烧理论、提高灭火技战术和人员防护水平具有重要意义。     

哈龙替代品——七氟丙烷的性能及应用研究

七氟丙烷气体灭火剂是目前替代哈龙1301的理想产品,也是比较成功的一种洁净气体灭火剂。本文介绍了七氟丙烷气体灭火剂的基本性质及灭火特性,分析讨论了其毒性及对环境的影响,并对该灭火系统设计中应注意的事项进行了说明。     

高含硫天然气集输管道泄漏扩散数值模拟

利用CFD软件FLUENT对高含硫天然气集输管道破裂泄漏后的甲烷、硫化氢的扩散进行了数值模拟.结果表明,受重气扩散时沉积效应的影响,高含硫天然气泄漏扩散时近地面的横向污染范围比普通天然气更大,烟云高度明显降低.在自然风速影响下,随海拔高度的增加,危险气体向下风向偏移明显.压力为3.5 MPa、含硫化氢5%的高压天然气管道断裂泄漏2 min后,在环境风速影响下爆炸危险范围为下风向150～290 m,中毒范围为下风向0～270 m.山顶地形条件下的扩散规律与平地类似,山谷地形条件下硫化氢将发生沉积而不利于扩散.     

KHCO3粉体与典型气体灭火剂的协同灭火

为改进粉体灭火技术,探究惰性气体与粉体之间的协同灭火机理,选用碱金属化合物KHCO3超细粉体为研究对象,基于杯式燃烧器装置开展气固协同灭火实验,实验结果表明:KHCO3超细粉体熄灭甲烷火的临界灭火浓度为7.74 g/m3,在CO2、N2、He、Ar作用下,KHCO3超细粉体的灭火性能得到提高,分别在气体体积分数为13％...     

细水雾扑灭B类火的全尺度实验

根据IMO有关测试规范的要求，进行了一系列全尺度动力机舱模拟灭火实验。实验中采用的是局部保护细水雾灭火系统，通过改变通风条件、预燃时间、喷雾方式及火焰功率等因素，考察了它们对系统灭火有效性的影响。实验结果表明，细水雾系统可有效扑灭动力机舱内设定的各种工况下的油池火和油雾火，与气体灭火系统相比，受通风条件影响小，能有效降低室内温度及CO、CO2浓度，因而系统工作期间消防人员和操作人员可安全进入。在油池火灭火实验中发现通过火焰冷却灭火时所需时间较短，而依靠燃料表面冷却灭火时则时间较长。此外研究结果还显示，采用侧喷方式时，系统的灭火性能将大大提高，而较长的预燃时间则有利于细水雾扑灭油雾火。     

LPG储罐泄漏喷射火灾过程模拟

喷射火灾是指由具有一定压力的单相或两相可燃介质从有限大小的出口泄漏,遇到火源而引起的火灾.液化石油气(LPG)储罐由于化学、机械或热冲击等不同原因发生泄漏时,储罐内气液两相介质在巨大的压差下从泄漏口喷出,遇到火源即形成喷射火灾,极易造成严重的危害后果.运用FDS软件,模拟了有风和无风条件下LPG储罐连续泄漏造成的喷射火灾情况,得到了火焰的热辐射变化规律和火焰发生发展情况.模拟结果表明,对于所研究的特定情况,为了避免人员伤亡和设备损坏,安全半径至少应设置在距离火焰中心25m以外.这一结果与文献中采用点火源模型预测的结果吻合良好,表明所建模型是可行的.     

蒙脱石粉体对瓦斯爆炸特性参数的影响研究

选用天然矿物粉体蒙脱石作为抑爆材料,通过20 L球形爆炸装置和自主设计的5 L管道实验系统,测试了蒙脱石粉体及其浓度对甲烷-空气预混气体的爆炸压力、火焰传播速度等特性参数的影响.结果表明:蒙脱石粉体对甲烷爆炸具有一定的抑制作用,甲烷-空气预混气体的最大爆炸压力和爆炸火焰传播的平均速度随着粉体浓度的增加呈现先降低后上升的趋势.其中,当粉体浓度为0.16 g/L时,爆炸压力下降至最低,比未添加粉体时下降了29.2%;当粉体浓度为0.20 g/L时,火焰传播平均速度最小.此外,结合蒙脱石粉体的元素组成及热解特性分析其瓦斯抑爆机理.      

火焰清理工艺中平行多孔射流非预混燃烧的研究

建立了远程控制燃烧试验台,研究了天然气和氧气的非预混燃烧过程,利用间接测温法分析了多孔射流燃烧火焰的温度分布规律.利用Realizable k-ε湍流模型研究平行多孔射流的流场特性,采用平衡化学反应模型研究射流的非预混燃烧过程,数值计算得出的火焰结果与试验数据吻合较好.结果表明:多孔射流的卷吸与合并能够加快气体的混合与燃烧;平行分布的45股射流在喷嘴出口附近趋于形成双孔合并,随着流动发展会发生再合并,最终表现为3股强射流火焰形态.     

Topological analysis of methane lean premixed flame in turbulent jet flow by direct numerical simulation

Direct numerical simulation is employed to investigate the premixed jet flame of methane in lean, combined with a detailed chemical kinetics including 17 species and 58 elemental steps and distinct Lewis numbers. Cold methane-air mixture at 0.55 equivalence ratio is injected into the coflow area with 9500 Reynolds number. The coflow ambient gas is set to be the burnt gas of the methane-air mixture in main jet and temperature is assigned to be the corresponding adiabatic flame temperature 1515 K. The whole s...     

高压天然气管道喷射火热辐射计算

天然气燃爆喷射火事故可能造成人员建筑严重损害,为研究大型天然气喷射火燃爆特性,使用CFD计算软件,对质量流量在5 kg/s以上,压力分别为12 MPa与6 MPa,泄漏孔径在25 mm、50 mm与100 mm时的高压天然气喷射火进行仿真,得到这六种工况下喷射火火焰尺寸、温度分布和近地热辐射强度分布曲线,并得到喷射火长度与宽度和泄漏孔直径的线性变化关系.与喷射火常用的Thornton模型对比,仿真结果计算的火焰长度基本符合,热辐射结果在泄漏中心30 m以外基本相近,两种方法都可用于估算远距离喷射火热辐射强度,为天然气设施安全设计提供参考.     

基于CFD的高含硫天然气井井喷失控射流数值模拟研究

利用计算流体动力学方法研究高含硫天然气井井喷失控喷射流场,建立井喷射流场数值计算模型,研究单一组分气体射流与多种不同气体组分情况下流场特征。结果表明:多组分气体射流扩散性要比单一组分更强,且各组分气体在空气中扩散很快,在距离井口垂直高度10 m的范围内,硫化氢质量百分比从20%衰减到5%以下,甲烷质量百分比从80%衰减到20%以下,甲烷在射流方向上的衰减速率要高于硫化氢。     

基于K210的火点检测与喷头定向控制

无人机在执行灭火任务时,喷头喷射方向固定且无法自动寻找火点方向,通过人工操纵手柄控制无人机高度及俯仰角来尝试不断调整其喷射方向,以保证灭火剂喷射在火焰上实现有效灭火。针对依靠人工进行火点检测与定向喷射这一过程效率低和准确率不高等问题,提出一种可以在低成本、低功耗硬件中实现实时目标检测,进而控制喷头定向火点的方法。该方法将训练好的YOLOv2-Tiny目标检测模型部署到可移动平台K210上,内部的卷积神经网络硬件加速器快速检测视频中是否存在火点并输出目标的位置信息,根据位置信息使用PID控制算法调节二维旋转喷头定向火点。本文使用监控摄像头拍摄及网上下载等方式构造的数据集对模型进行训练,训练后模型的检测精确率达到94.60%,将模型下载至K210开发板上能达到每秒14帧的速度,检测精度达到96.5%,落点位置平均误差为3.7 cm,具有很高的实用价值。