矿井机电硐室排热风流与喷淋液滴热湿传递研究

为了解决矿井机电硐室热害问题,基于局部排热降温方案,研究风流与喷淋液滴热湿传递规律,通过引入体积换热系数,建立两相流热湿传递模型,并推导单个液滴粒径演变方程。利用上述理论关系,结合试验数据,开展数值仿真,量化液滴粒径及速度、水气比、风速和相对湿度对热湿传递的影响。研究结果显示,体积换热系数是空气流速、液滴粒径及速度和水气比的函数;减小液滴粒径不仅可以有效增大气液接触面积,还可以增大体积对流换热系数,但也加快了气液相对速度的衰减,减弱了两相掺混强度,进而引起体积换热系数迅速衰减,影响热湿传递进程和速率;存在临界粒径,使得液滴-空气在减湿冷却过程中气液终态温湿度趋于一致。基于工程背景,得到在排热风温为50℃,喷水初温为25℃条件下,临界液滴粒径为243μm,喷水室临界尺寸为0.6 m时,可使风温降低10℃。研究结果可为矿井机电硐室降温提供重要理论依据。     

水喷淋控制烟气输运的大涡模拟研究

本文采用大涡模拟方法研究了烟气输运和水喷淋之间的相互作用问题。研究目的是探讨水喷淋（或细水雾）对烟气输运的控制和抑制的有效性和要行性。为了有效地模拟烟气输运过程，本文采用了低马赫数近似下的三维可压缩滤波形式的Navier-Stokes方程进行有限差分法数值求解。烟气的生成和运动采用携带燃烧反应热的Lagrangian粒子（热元模型）来模拟，同时喷淋器喷出的细水雾也采用模型模拟。在本文的研究中，烟气由一个独立的火池产生并且被一股来流（或风）驱动，从而在一个方形槽道里形成烟气输运，在火池下游槽道的顶部布置若干个喷淋器并喷出水雾，以便探讨水雾对烟气输运的控制作用。本文着重分析讨论了不同喷淋角和水雾半径下水雾对烟气输运的控制和抑制效果。     

医用氧舱水喷淋消防系统的功能核查及使用参数的试验验证

该文章系统阐述了医用空气加压氧舱水喷淋消防系统功能的核查要点;阐明了水喷淋消防系统使用参数的理论计算方法,弥补了现行规定、标准未提供理论计算的空白;明确了灭火喷淋功能及运行参数的试验方法、步骤和内容;为医用空气加压氧舱在使用过程中水灭火喷淋系统功能的可靠性提供了保证。     

水喷淋对热烟气冷却效应的模拟计算

分析了水喷淋液滴与热烟气传热传质的过程.采用场模拟方法对一系列假定的算例进行计算,探讨了水喷淋作用对热烟气的冷却效果.结果表明,水喷淋作用后烟气层的温度大大降低,烟气温度的变化受喷淋模式和喷头工作压力的影响.最后对水喷淋系统的设计给出了一些建议.     

水喷淋对火灾烟气蔓延的数值模拟分析

通过建立单房间典型学生宿舍模型,采用FDS软件就水喷淋对火灾烟气流动扩散的影响进行了数值模拟研究,研究了无喷水装置、安装下垂型喷头、安装边墙型喷头、同时安装下垂型和边墙型喷头四种情况下火灾烟气的流动规律。重点分析了自动喷水灭火系统对烟气的温度、CO2(二氧化碳)浓度、O2浓度、烟气浓度以及能见度的影响。研究表明:在某些场景中,同时安装下垂型和边墙型喷头能更有效地降低烟气温度,并能在一定程度上控制CO2浓度及O2浓度,为建筑物内合理的安装自动喷水灭火系统提供依据。     

高压细水雾与水喷淋的灭火机理数值模拟

为了对比分析高压细水雾与水喷淋的灭火机理及效果,采用FDS软件模拟了在无细水雾、水喷淋和高压细水雾三种条件下的灭火情况。通过建立了FDS模型,设置相同的固定火源功率1MW和固定流量10L/min,对三种灭火条件在冷却作用、除烟作用和窒息作用三方面进行了对比分析。结果表明,普通水喷淋灭火主要表现在对火源的冷却作用,而高压细水雾在这三方面的作用都较为明显,因此高压细水雾的灭火效果要优于水喷淋。     

LNG火灾事故下相邻储罐水喷淋热辐射防护研究

为研究LNG储罐火灾事故下水喷淋对相邻储罐的热辐射防护影响,以某LNG罐区为研究对象,基于动态火灾仿真软件FDS建立LNG水喷淋冷却防护下火灾仿真模型,研究喷淋流量和风速对热辐射防护的影响,并对火灾热辐射导致罐壁钢材热应力失效进行分析。结果表明,水喷淋可以有效降低相邻储罐接收到的热辐射值,热辐射防护效率随着喷淋流量的增加相应提高,总体保持在30%～40%;同时水喷淋装置能有效延长罐壁因热辐射导致升温发生热应力失效的时间,但随着风速的增加,整体热应力失效的时间明显缩短;最不利点的喷淋流量应基于火灾应急响应时间进行设计。     

水喷淋对仓库火蔓延及烟气输运影响的数值模拟

以某仓库作为工程背景,采用多维数值模拟研究水喷淋对火灾火蔓延及烟气输运的作用和影响。分别对该仓库在无水喷淋、水喷淋及时启动以及水喷淋延时动作的三种情况进行了较为详细的计算。模拟结果表明,无水喷雾时,该仓库的火蔓延速度逐步加快,热烟气层从顶棚附近逐步下降到地面附近;水喷雾及时启动时,火蔓延被有效抑制,热烟气层仅停留在顶棚附近;水喷淋延时动作时,火已经蔓延到较大区域,货物处于高温区,热烟气层下降到地面附近,虽然火被水喷淋系统扑灭,但货物已受到高温和烟气的危害。模拟结果为同类型仓库设计水喷淋系统的必要性提供了科学依据,同时也论证了确保水喷淋系统完整好用的重要性。     

水喷淋作用下建筑通道烟气蔓延特性模拟研究

采用数值模拟研究在单喷淋作用下建筑通道内烟气的蔓延特性,并对不同喷淋压力条件下烟气质量流量、温度及CO体积分数随时间的变化进行对比,对引起喷淋作用下烟气蔓延速度及烟气成分浓度变化的主要原因进行了分析。结果表明,增加喷淋压力对烟气的降温作用增强,降低了烟气在通道内的蔓延速度;同时,喷淋引起的烟气拥塞增加了流出喷淋覆盖区的烟气的CO体积分数,使得烟气毒性加大。     

热敏性能对洒水喷头控火效能影响的试验研究

为研究热敏性能对洒水喷头的动作性能、控火效能以及对建筑空间的保护性能的影响,在安装高度分别为3 m和8 m的情况下,采用快速响应喷头和特殊响应喷头进行4次足尺实体火试验。喷头公称动作温度均为68℃,响应时间指数(RTI)分别为35(m.s)1/2和65(m.s)1/2。试验结果表明,各种试验条件下,洒水喷头均能及时动作,且喷头动作后均能提供足够的消防保护,并有效将火势控制在限定区域内。采用快速响应喷头较特殊响应喷头约提前20%动作,且火场环境最高温度、顶板结构最高温度、热释放速率和货物烧损率均较特殊响应喷头低。安装高度越高,热敏性能对洒水喷头控火效能的影响越明显。     

圆锥形喷嘴出口直径对水射流冲击动力特性的影响研究

为探讨喷嘴结构对水射流冲击动力特性的影响,以圆锥形喷嘴为研究对象,基于COMSOL数值模拟软件,建立不同出口直径的圆锥形喷嘴模型,研究出口直径对水射流冲击动力特性的影响。研究结果表明：圆锥形喷嘴水射流冲击煤岩体过程中,不同喷嘴出口直径下水射流流场分布特征相似,整个流场可分为集中区、发散区、回流区和卷吸区4个区域,随喷嘴出口直径增大,卷吸区逐渐消失,其余3个区域分布也明显减弱;煤岩体应力分布可分为中心应力集中区和两侧应力集中区,随喷嘴出口直径不断增大,中心应力集中区与两侧应力集中区的范围逐渐减小,当喷嘴出口直径为6 mm时,两侧应力集中区基本消失;主体段入口速度恒定条件下,圆锥形喷嘴优选以2～3 mm出口直径为宜,此时水射流冲击煤岩体效果较佳,且不会对喷嘴产生结构破坏。     

闭式细水雾喷头参数对启动时间及控温效果影响研究

为研究闭式细水雾喷头的公称动作温度、流量系数2个参数对喷头的启动时间及控温效果的影响,选取9种2参数不同的闭式细水雾喷头进行房间火试验,并记录下喷头启动时间与引燃物正上方烟气温度,分析不同的参数对喷头启动时间及控温效果的影响。试验结果表明:闭式细水雾喷头的公称动作温度与流量系数均对房间的控温效果有影响;闭式细水雾喷头的公称动作温度与喷头启动时间有明显关联性,流量系数对启动时间无明显影响。选择公称动作温度、流量系数合理的喷头对控温灭火和防止火灾蔓延有重要意义。     

喷淋对宿舍火灾特性影响的数值模拟

高等院校学生宿舍人员密集、火灾荷载大,是消防安全管理的重点单位。利用FDS对典型学生宿舍火灾进行全尺寸模拟,设置有无水喷淋装置两种火灾场景。对比分析模拟结果,得出水喷淋作用前后监测点烟气温度、CO体积分数和能见度等火灾特性参数的变化规律。研究表明,喷淋作用后能有效地抑制烟气温度的升高,并能把烟气控制在顶棚附近,降低其向非火灾区域蔓延的速度,最后针对学生宿舍特点提出了有效的防火设计方案,为学校的消防管理决策提供有力依据。     

直立型ESFR喷头货架实体火试验研究

为研究直立型ESFR喷头对高架仓库的保护性能以及配水支管对灭火性能的影响,将K202直立型ESFR喷头安装在DN50的配水支管上,在10.5 m净空高度下分别开展5层和6层货架的实体火试验,测量喷头开启时间、开启数量、吊顶下温度、点火位置正上方钢梁温度及货品烧损量等试验参数。结果表明:不超过3只的ESFR喷头会在火灾初期迅速启动,喷头启动后,火势得到快速抑制,整个试验过程中火均未蔓延至邻排货架。K202直立型ESFR喷头能有效保护储物为箱装不发泡塑料的高架仓库,外径不超过60 mm的配水支管或类似的障碍物对直立型ESFR喷头灭火性能无明显影响。     

基于 Fl ue nt 的压气水自吸风喷雾与常规喷雾比较分析

利用Fluent软件分别对压气水自吸风喷雾与常规喷雾进行了数值模拟,并对二者的内部流场进行了比较分析,另外,还比较了相同截面距离下二者的雾滴粒径大小,实验结果表明,相对于常规喷雾降尘,采用压气水自吸风喷雾降尘的效果要更好。     

基于撞击法的喷雾射流粒径研究*

为解决我国光学法仪器价格昂贵,操作复杂,在消防领域未能大范围应用的问题。基于撞击法的采样原理,提出新测试方法,并将其应用于消防领域喷雾射流现场测试。在不同的喷孔数量条件下,通过改变喷雾射流出口压力,观察并统计水雾携带的雾滴在载玻片上留下的印记,根据其直径和数量得出雾滴粒径的分布。研究结果表明:喷雾射流雾滴粒径值与平均直径预测模型的预测值和马尔文粒度仪测得的粒径值相近,水雾粒径随着出口压力的增大而减小,研究结果可为喷雾水枪性能测试和优化改造提供技术支持。     

正态分布式弧形板除雾器压降的模拟研究

为提高除雾器对瓦斯气体中细水雾的分离效率,同时确保气雾两相流流经除雾器后的压降符合要求。以气雾两相流动的均相流动模型为前提,根据稳定一维流动的基本方程推导出气雾两相流动的压降计算式;通过对瓦斯细水雾在除雾器中的流动进行数值模拟、分析,结果表明除雾器板间距、叶片长度、转折角和气流速度对压降都有影响,其中气流速度的变化对除雾器压降的影响较大,压降随气流速度的增大而增大;转折角的变化对除雾器压降的影响最大,压降随着转折角的增大而减小。这对正态分布式弧形板除雾器的优化设计有一定的指导意义。     

大落差原油管道投产充水过程研究

为了探究大落差管道充水投产过程中存在的不满流及低点超压问题,以中缅原油管道怒江跨越段为例（其最大高差达1 480 m）,基于OLGA多相流瞬态模拟方法,对大落差原油管道充水过程进行仿真研究,重点分析到达管道不同低点位置的最大速度、压力及相应持液率,得到不同输量条件下不同低点位置的水流速度、压力及持液率随时间变化规律。结果表明:当输量为900~2 000 m3/h时该管道中存在的段塞流概率降低57%,同时减少了管压波动以及对管道和设备的破坏,提高了管道输送效率。