飞机货舱锂离子电池火灾烟雾光散射特性

锂离子电池应用广泛,飞机货舱内不可避免地会运载锂离子电池或含有锂离子电池的货物,导致货舱内锂离子电池火灾时有发生。然而,研究者对飞机货舱感烟火灾探测器是否适用于锂离子电池火灾及响应性能的认识尚不清楚。航空标准SAE AS8036A是为测试和评估飞机货舱感烟火灾探测器性能而制定的,其中仅规定了几种标准测试火,并没有锂离子电池火灾相关内容。使用SAE AS8036A标准中规定的试验装置,研究了两种荷电状态的18650锂离子电池火灾烟雾光散射特性,并选取SAE AS8036A标准中规定的2种阴燃烟雾、2种明火烟雾及2种粉尘干扰气溶胶作为对比。结果表明,设计的探测器模型采用两种波长入射光(405 nm、850 nm)及两个散射角(45°、135°)光电二极管,能区分识别火灾烟雾与粉尘干扰气溶胶,并且判断是否为锂离子电池火灾。     

低压货舱多参数火灾探测集成模型的优化选择

针对低压飞机货舱环境下单模型的烟雾探测算法不灵敏的问题,给出了一种基于二次优化选择(Quadratic Optimization Choice, QOC)策略的集成分类模型。首先,对多种火灾特征参数包括CO体积分数、温度、湿度、红外和蓝光波长光散射功率信号、烟颗粒索特平均直径及对应增长率进行增益评估,筛选出关联度高的参数作为属性,通过特征工程和性能对候选分类器进行排序,然后采用QOC策略和软投票法集成机制确定次级分类器,最后指定多层感知器(Multilayer Perceptron, MLP)作为元分类器的模型集成方法,以提高烟雾探测模型在真实飞行环境的准确性和鲁棒性。模型性能将基于精确率、召回率和F₁、F₂、F₃指标进行比较。结果表明,集成模型应用于60 kPa低压环境烟雾探测结果优于K邻近算法(K Nearest Neighbor,KNN)和MLP,对榉木和航空汽油可燃物分别具有0.972 4和0.960 1的分类精确率,较原始算法KNN分别提高了0.087 2和0.062 6,较原始算法MLP分别提高了0.036 ...     

烟气湍流效应对火灾图像探测的影响

烟气是火灾过程的重要物理现象,烟气的湍流效应是火灾图像探测的重要影响因素,分析了烟气湍流反应对火灾图像探测的影响,得出了一些烟气湍流效应的图像特征,为多参数特征的火灾探测提供了理论依据。     

基于多模态特征融合的飞机货舱火警探测技术

针对当前飞机货舱火警误报率高及人工特征提取适应性差的问题,使用一维卷积神经网络,建立了多模态融合火警预测模型,进行特征提取,开展模型的评估与验证,将特征提取与分类进行整合,实现了端到端的火警预测任务,提高了模型的可靠性与准确性。采用双波长烟雾探测技术,探测悬浮颗粒物的索特平均粒径、温度、红外光和蓝光的接收光与发射光功率比值。相较于传统火警探测算法将特征提取和分类分开处理策略,按照无火、阴燃、有火3种类别,进行火警信息的分类预测。结果表明,多模态融合的火警探测模型相对于单模态火警探测模型可以达到更高的探测精度,精度可达0.95以上。     

飞机货舱轰燃规律的试验研究

为研究飞机货舱火灾发展至轰燃的内在规律,在1/4体积标准飞机货舱内开展了一系列火灾轰燃试验。以单壁瓦楞纸箱被引燃作为轰燃发生的判据,研究了油盘尺寸和燃料种类对轰燃的影响,通过对货舱上部热烟气层平均温度、地板所受辐射热通量、燃料热释放速率及烟气体积分数的分析,探讨了轰燃发生的临界条件和表现形式。结果表明：油盘尺寸的增大提高了轰燃发生的可能性和轰燃的剧烈程度,在达到引发轰燃所需的临界油盘尺寸后,继续增大油盘尺寸会使轰燃发生的时间提前;引发飞机货舱轰燃所需的临界条件为,上部热烟气层平均温度达到456℃,地板所受辐射热通量达到14.3 kW/m²;此外,通过对轰燃所需的临界油盘尺寸与燃料热物性参数的拟合,发现轰燃所需的临界油盘尺寸正比于燃料的蒸发热,反比于燃料的燃烧热。     

基于数字锁相技术的飞机货舱火灾烟雾光学参数方法研究*

为解决飞机货舱火灾光学探测易受环境杂光和空气中灰尘、水汽干扰,误报率高的问题,提出1种基于数字锁相的双波长火灾烟雾探测方法。利用数字锁相技术调制双波长光源,选择性地提取微弱光散射信号,并设计前、后双向散射光探测光路。采用常见火灾材料及干扰源进行真假火源实验,依据米氏散射理论及不同粒径气溶胶颗粒对不同波长光的散射效应差异,以不对称比（AR）和双波长光强比（DWIR）作为火灾检测参数对不同粒径颗粒进行区分,根据2种火灾检测参数建立数据样本,利用BP神经网络进行分析,并加入复合式传感器实验作为对比。研究结果表明:基于数字锁相技术的火灾烟雾光学探测方法能够在一定程度上区分火灾烟雾和干扰源,误报率小于3.5%。     

飞机货舱火灾CO浓度神经网络补偿算法研究

针对飞机货舱火灾探测误报率偏高且响应速度较慢的问题,采用电化学式一氧化碳传感器来代替传统民机所用的光电式烟雾探测器来探测飞机货舱火灾,并提出了一种基于粒子群算法(Particle Swarm Optimization, PSO)优化长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)神经网络的一氧化碳浓度补偿模型。首先在自搭建试验平台采集密闭空间火灾的多项试验数据,然后用PSO优化LSTM的隐藏层神经元个数和学习率,提高了LSTM的预测精度。通过与其他3种神经网络对比,PSO改进LSTM模型在基于时间序列的火灾一氧化碳检测中具有更好的补偿效果。通过浓度补偿,可以使电化学式一氧化碳探测器在飞机货舱火灾发生的早期阶段进行更准确的探测预警。     

坡度条件下竖井隧道火灾温度变化数值模拟研究

为了研究不同坡度竖井隧道,采用FDS对不同坡度（3%～20%）作用下竖井内部温度衰减、烟气逆流长度以及竖井自然排烟效率进行分析。采用无量纲参数,对隧道内部温度变化进行研究,结果表明：坡度的增加能抑制竖井吸穿现象的产生;坡度会使火焰角度发生倾斜导致温度最高点出现变化,同时也能降低隧道内部温度,烟气逆流长度受坡度变化影响大,根据研究结果建立温度衰减预测模型与烟气逆流模型,为隧道、巷道提供设计依据。     

大坡度倾斜巷道火灾烟气温度分布特征研究

为研究矿井大坡度纵向通风倾斜巷道发生火灾时烟气蔓延特征,采用Pyrosim数值模拟方法,分析坡度为5～30°的巷道火灾顶棚烟气最高温度和纵向衰减特性;提出坡度修正系数,构建一种适合坡度大于10°的巷道顶棚烟气最高温度预测模型.研究表明:随着巷道坡度增大,顶棚烟气最高温度下降,但烟气层垂直方向温升梯度减小,高温烟气充满近...     

车辆阻塞效应下隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度变化规律研究

通过数值模拟方法对车辆阻塞效应下的隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度的变化规律进行了研究。主要分两种车辆阻塞效应讨论:1辆设定大小车辆障碍物阻塞;2辆设定大小车辆障碍物阻塞,且在同一车道。通过改变火源高度、纵向通风速度探究了车辆阻塞效应下隧道火灾烟气温度及烟气逆流长度的变化规律。结果表明:两种车辆阻塞效应下,随着火源高度的升高,隧道内顶棚烟气温度的变化规律相同:随火源高度的升高而增大。2辆车辆阻塞下的隧道顶棚烟气温度略低;两种车辆阻塞效应下,随着火源高度的升高,隧道内烟气逆流长度的变化规律不同。1辆车辆阻塞下烟气逆流长度随火源高度的升高而增大,而2辆车辆阻塞效应下烟气逆流长度随火源高度的升高而减小。     

光学迷宫对飞机货舱感烟探测器响应性能的影响

针对飞机货舱火灾的探测延迟性问题,探讨了光学迷宫对点型光电感烟探测器响应性能的影响,实验研究了点型光电感烟探测器在有、无迷宫两种情况下烟雾探测的响应过程,对比分析了不同烟量时迷宫的作用,并提出探测器迷宫结构的改进设计思路。实验结果表明,在探测器响应过程中,有光学迷宫的探测器烟雾浓度波动幅度较小,迷宫对烟气有滞留作用,提高了探测器的稳定性;但迷宫会使探测腔室的烟雾浓度明显滞后且低于腔外,增大了探测器的迟滞时间,烟雾浓度较低时这种迟滞影响更为明显,严重影响货舱火警探测器的灵敏度。     

火源位置对腔室火流动特性影响的实验研究

腔室火流动特性是影响腔室火灾蔓延与通风状况的重要因素。通过一系列小尺度腔室火实验,研究了火源位置变化对腔室火流动特性的影响。实验结果表明,随着火源沿腔室底部从壁面向开口方向移动,在开口中性面以上,同一高度处压差与流速增大,中性面高度和烟气层高度均降低,并导致开口质量流率增大。与火源强度相比,火源位置变化对烟气层高度的影响更为显著。火源位置对中性面高度及烟气层高度的影响在壁面处及开口处更为显著,腔室中部位置变化的影响相对较小。火源由壁面向开口移动,会造成火焰高度降低和水平伸长量增加。基于实验数据,给出了考虑耦合火源位置的腔室内火焰水平伸长量的表达式。研究结果可为相关场景下的腔室火灾理论模型提供实验结果支撑。     

火源位置对L型管廊电缆火灾影响规律的数值模拟研究

选取某城市L型综合管廊电缆舱为研究对象,采用FDS数值模拟软件研究了不同火源位置对L型管廊电缆火灾温度纵向衰减规律、烟气浓度分布规律及烟气危害性的影响。研究结果表明,L型廊道构型影响了不同火源位置的管廊电缆火灾最高温度纵向衰减的连续性,基于热边界层理论提出了适用于L型管廊的二维平面最高温度纵向衰减模型。基于峰宽时间计算了L型管廊火灾的烟气总危害性参数,不同火源位置的烟气危害性总在靠近管廊节点位置处最低。这些结果可对综合管廊的消防设计与火灾防控提供参考。     

上悬窗条件下通风控制腔室火灾温度的实验研究

随着建筑结构的发展,上悬窗日益成为城市建筑窗户的选择,但这种通风条件下腔室火灾的发展特性仍缺乏研究.利用1:8相似比例的缩尺寸腔室火灾实验台,实验研究了上悬窗不同开口尺寸、不同开窗角度下,通风控制的腔室火灾温度发展特性.实验结果表明,通风控制条件下,腔室火灾温度随着上悬窗开口尺寸和开窗角度的增加而增加,并通过能量平衡分...     

火源功率对竖井负压控烟效果影响的实验研究

基于竖井的烟囱效应原理,利用小尺寸实验台开展了一系列实验,通过改变油盘的尺寸,对竖井内的烟气温度、压力、速度以及通风口处的压力、气流速度进行测量,研究了火源功率对房间利用竖井进行负压控烟效果的影响。实验结果表明:一方面随着火源功率的增大,室内温度升高,热烟气形成的热压增大,使烟气向外膨胀;另一方面,竖井底部的烟气温度升高,竖井底部的负压值增大,烟囱效应增强,排烟速度增大,新鲜空气补入的速度增大,逐渐抑制住烟气从通风口向外溢出,达到了负压控烟的效果。     

Experimental investigation of the performance of modified expanded graphite powder doped with zinc borate in extinguishing sodium fires

Sodium is the main cooling medium in the circuit of fourth-generation nuclear reactors, and its leakage constitutes a severe fire hazard because of its high chemical activity. In this study, expandable graphite (EG), which is a traditional sodium fire-extinguishing agent, was modified with zinc borate (ZB) as an intercalator, and the modified EG_ZB was characterized. Moreover, the effectiveness of the modified EG_ZB in extinguishing sodium fires was tested using a self-developed fire-extinguishing experimental device. This study's results indicated that EG, EG_ZB had a smaller particle size, higher thermal stability, higher fire-extinguishing speed, and lower powder mass consumption than EG. During the fire-extinguishing process, ZnO decomposed by ZB captured free radicals and inhibited the combustion reaction. Furthermore, B₂O₃ was adsorbed on the surface of the EG layer, which strengthened covering and asphyxiation. The findings of this study provide crucial information for effectively controlling fires caused by active metals and metallo-organic compounds.     

火源位置对房间-走廊式结构下烟气危害性影响的实验研究

利用小尺寸典型建筑结构实验台选取了两种不同大小的油盘和三个典型的火源位置进行实验,同步获取浓度、温度、质量数据,对准稳态时段内的数据进行分析;以整个火源房间为控制体,以有害组分CO的积分平均浓度及生成率为研究对象,研究了不同火源位置影响下开口的气体质量流率与中性面高度之间的关系,以及火源热释放速率或中性面的高度对CO的浓度及生成率的影响.结果表明,无论火源处于近门角落还是远角,CO积分平均浓度及生成率的数据表明其烟气层的危险性均明显高于火源处于中心时的值.     

Experimental study on fire suppression performance of the high pressure water mist in the engine room of an offshore platform

The total flooding application water mist system is a new type of environmentally-friendly fixed extinguishing system. The optimizing design can improve its fire extinguishing performance. At present, the water mist fire extinguishing system in the engine room of the offshore deepwater semi-submersible support platform has not attracted sufficient attention. In this paper, the water mist in the engine room of a deepwater semi-submersible support platform was studied. It contains the effect of water mist on the heat absorption and oxygen insulation of diesel pool fires. The applicable parameters of the water mist fire extinguishing system were also determined. Moreover, based on the shielding of the fire source in the engine room and the different requirements for water mist extinguishing parameters, a hierarchical multi-parameter combined high-pressure water mist fire extinguishing system was proposed. In the full-scale experimental engine room model, according to the fire extinguishing experiments for diesel pool fires with different areas, this kind of hierarchical multi-parameter water mist system is very effective on shielded and non-shielded fires. In addition, it is still effective even in a non-closed environment coupled with smoke exhausting.     

高压电力电缆隧道火灾早期预警判据的实验研究

我国城市架空高压电力线路已逐渐下地进入电缆隧道,其中的火灾防控系统是保护整个电力输送安全与稳定的重要一环。搭建了高压电力电缆隧道火灾烟气模拟与测量实验平台,针对电缆受热着火燃烧的典型工况,研究了隧道两端不同开口状态下的顶棚各位置CO浓度、CO2浓度、烟颗粒浓度和温度的变化特征。结果表明,顶棚位置CO浓度和烟颗粒浓度可作为火灾早期预警的优选标志性参数,而CO2浓度和温度较不适合。设定CO浓度和烟颗粒浓度的预警阈值分别为10 ppm和0.05 dB/m,各顶棚位置均可实现报警,各工况下,不同顶棚位置报警时间呈以火源正上方探头为最早报警的V字形分布。此外,电缆隧道两端的开口状态对隧道内CO和烟颗粒运动产生一定影响,进而影响不同预警参数的响应灵敏度,即两端开口时,CO浓度预警模式更早响应,而两端关闭时,烟颗粒浓度预警模式更早响应。研究结果对高压电缆隧道火灾预警系统的设计具有指导作用,也可为未来高压电缆隧道的相关预警标准提供基础。