隨著科技的不斷發(fā)展,如今大空間建筑越來越多,以及各種大規(guī)格油碼頭及石油儲罐區(qū)等大型消防場所的建設(shè),對于消防炮的研究提出了新的要求。目前全球?qū)ο琅谏淞鬈壽E的研究還是停留在試驗(yàn)研究中,缺乏系統(tǒng)的理論研究。要研究消防水炮的射流軌跡，在理想狀態(tài)下及實(shí)體電動消防水炮兩個方面入手,對射流進(jìn)行理論分析,并借助Simulink軟件建立射流軌跡的仿真模型,然后利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)校核仿真模型,后借助模型分析解決一些射流性能方面的問題。

研究自動消防水炮射流結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性問題上。先分析射流的破碎方式,以及相關(guān)概念和破碎理論,用K-H不穩(wěn)定理論以及R-T不穩(wěn)定性理論來描述消防炮射流破碎過程。由于破碎存在的原因,消防炮射流與諸如炮彈等固體的飛行有本質(zhì)的區(qū)別,不能用質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動軌跡方法對其進(jìn)行比較。大空間消防炮射流的影響因素可分為三類:輸入能量,內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù),和外界因素。先討論理想狀態(tài)下消防炮射流軌跡(即只受輸入能量的影響在靜止的大氣中運(yùn)動的射流)問題。對射流進(jìn)行受力分析,得到消防炮射流運(yùn)動的微分方程,進(jìn)而研究射流初始條件和空氣阻力問題。由于建立完畢的射流運(yùn)動微分方程很難直接求解,因此借助Matlab軟件中的Simulink仿真環(huán)境對理想狀態(tài)下消防炮射流軌跡進(jìn)行仿真建模。

把消防炮內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)加入到考察對象中,即研究實(shí)體消防炮射流軌跡問題。先分析實(shí)體消防炮射流的影響因素定義和產(chǎn)生原因,然后對于消防炮結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和優(yōu)化試驗(yàn),確定優(yōu)化的消防炮結(jié)構(gòu),并利用Fluent流體計(jì)算軟件對優(yōu)化后的消防炮進(jìn)行內(nèi)部流場分析,求得軸向速度矢量效率。接著把軸向速度矢量效率帶入理想狀態(tài)下射流軌跡仿真模型的運(yùn)動模塊中,并運(yùn)用多元線性回歸模型分析確定射流截面積公式,建立射流截面積仿真模塊,完成實(shí)體消防炮射流軌跡仿真模型。后借助射流試驗(yàn)數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行校核,確定其正確性。利用建立完畢的實(shí)體消防炮射流軌跡仿真模型研究與消防炮射流性能有關(guān)的問題。

把三個主要工況參數(shù)中一個參數(shù)為變量,另兩個參數(shù)為定值,考察此工況參數(shù)變化時,電控消防炮水平射程的變化情況,從而確定其對于固定消防炮射流軌跡的影響。然后研究外界因素(風(fēng)力)對消防炮射流的影響,通過理論分析和修訂實(shí)體高空消防炮射流軌跡仿真模型,考察其對于射流軌跡的影響。后引入”有效滅火半徑“這一概念。從定義和現(xiàn)實(shí)意義的角度,分析提出”有效滅火半徑“的合理性和必要性,并提出它的研究方法的初步設(shè)想。這些提出為以后的進(jìn)一步研究提出了方向和依據(jù)。

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