一種基于場(chǎng)模擬技術(shù)的氣體火焰控制方法與流程

一種基于擬技的氣體火制方與流1.本發(fā)明涉及防訓(xùn)練領(lǐng)域，具是一種基于場(chǎng)模擬術(shù)的氣體火焰控方法。背技：2.隨著現(xiàn)代社對(duì)環(huán)境保護(hù)認(rèn)識(shí)斷提高，消防訓(xùn)練受重視，但是人對(duì)環(huán)保的要求也與日增，利用柴油等料作為消防火源訓(xùn)練方式已經(jīng)開(kāi)始漸退出歷史舞臺(tái)，烷、天然氣等氣燃料取代傳統(tǒng)油已經(jīng)成為一種趨勢(shì)3.目前，燃?xì)饣鹩?xùn)練裝置已經(jīng)入消防訓(xùn)練使用階，其廣泛采用在氣管路末段打孔方式氣，利用電磁閥整供氣管路內(nèi)燃速率、出氣量等參來(lái)調(diào)整氣體火焰的釋放速率，結(jié)合防水與火焰相互用效果來(lái)調(diào)節(jié)電磁參數(shù)，達(dá)到消防訓(xùn)的滅火效果。但練人員普遍認(rèn)為燃?xì)庹婊鹩?xùn)練裝置末段管路打孔供氣式，僅實(shí)現(xiàn)了真燃燒，其火焰與料等真實(shí)火焰差異大，例如當(dāng)出氣間距較大時(shí)，火會(huì)不連續(xù)，甚至分區(qū)域無(wú)火焰，火呈現(xiàn)“樹(shù)林”狀而當(dāng)氣孔間距較，可能會(huì)造成火焰度偏低等情況。外，氣孔尺寸大小等數(shù)也對(duì)氣體火焰態(tài)、火焰溫度有直接影響。這些已成為制約各種真火練裝置發(fā)展的一瓶頸。提高氣體焰與火災(zāi)真實(shí)火焰形態(tài)相似性，是目消防訓(xùn)練領(lǐng)域亟解決的主要問(wèn)題4.燃?xì)庹婊鹩?xùn)采用丙烷、天然等清潔燃料燃燒作消防訓(xùn)練火源，燃?xì)庹婊饘儆跉庀嗳紵齻鹘y(tǒng)油料燃燒屬液相燃燒，它們于兩種完全不同的燒過(guò)程，實(shí)現(xiàn)兩者態(tài)關(guān)聯(lián)難度較大技實(shí)要素：5.本發(fā)明針對(duì)有技術(shù)存在的上不足，基于場(chǎng)模擬真技術(shù)，提出了種基于場(chǎng)模擬技術(shù)的體火焰控制方法其基于場(chǎng)模擬技對(duì)氣體火焰形態(tài)及度分布進(jìn)行了數(shù)值真，并與油料等他火焰進(jìn)行對(duì)比給出了與油料等火相似度較高的燃?xì)饣鹪O(shè)計(jì)方法，提了消防訓(xùn)練中燃真火逼真性，改善燃?xì)庹婊鹩?xùn)練系統(tǒng)火效果，可以用指導(dǎo)燃?xì)庹婊鹩?xùn)裝置的建設(shè)。6.本發(fā)明采取技術(shù)方案為：7.一種基于場(chǎng)擬技術(shù)的氣體火控制方法，包括如步驟：8.步驟s101，計(jì)單個(gè)出氣單元為形或方形平面結(jié)，平面上布設(shè)直徑超過(guò)xmm的氣孔氣孔中心間距不過(guò)ycm，確保氣孔噴出氣均勻布滿(mǎn)整個(gè)圓形或方形單元面；9.步驟s102，置n種可燃物燃燒工況，種工況對(duì)應(yīng)m種出氣單的列陣排列方式，列陣排方式為m×n出氣單元組合由出氣單元數(shù)目定單個(gè)出氣單元燃燒功率；同時(shí)對(duì)每種列陣排列方式通過(guò)調(diào)整出氣單尺寸進(jìn)行仿真初工況的微調(diào)；10.步驟s103利用場(chǎng)模擬方法仿真對(duì)比可燃物燒過(guò)程和列陣排列氣體燃燒過(guò)程，獲得體火焰與可燃物焰的相似度統(tǒng)計(jì)息；11.步驟s104根據(jù)氣體火焰與燃物火焰相似度計(jì)信息，得出組合量2/5的最佳數(shù)值，其d為相鄰出氣單元中心之的間距，q為出氣單元燃燒功率；12.步驟s105根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)要，利用組合變量d/q2/5的最佳數(shù)值，設(shè)并驗(yàn)證燃?xì)庹婊饠?shù)。13.進(jìn)一步的，步s102仿真出氣口的參數(shù)確過(guò)程包括：14.s1021，設(shè)n種可燃物燃燒況，n≥3；15.s1021，每工況對(duì)應(yīng)m種出氣單元的陣排列方式，m≥3；16.s1023，設(shè)出氣單元的列陣式(m×n)，m、n取值兼顧出氣單元數(shù)量中、單元尺寸適工程實(shí)現(xiàn)，具體根可燃物的燃燒面積定，通常8≥m(n)≥2，單尺寸32cm≥l≥1cm；17.s1024，根可燃物燃燒功率出氣單元數(shù)量，確單個(gè)出氣單元的源功率q，即：其中z為可燃物燃燒功。18.進(jìn)一步的，步s103利用場(chǎng)模擬方法，仿對(duì)比可燃物燃燒過(guò)和列陣排列的氣體燃燒過(guò)，獲得氣體火焰可燃物火焰的相度統(tǒng)計(jì)信息，具體括：19.s1031，對(duì)火焰高度以及不垂直高度處火焰的平跨度信息；20.s1032，對(duì)火焰中心垂直平上的熱釋放速率分信息；21.s1033，對(duì)火焰中心垂直平上的溫度分布信息22.s1034，對(duì)火焰中心軸線(xiàn)上釋放速率隨高度分；23.s1035，對(duì)火焰中心軸線(xiàn)上釋放速率隨高度分；24.s1036，獲得氣火焰與可燃物火相似度。25.本發(fā)明具有以?xún)?yōu)點(diǎn)：26.1、本發(fā)明出了多個(gè)出氣單列陣組合的氣體燃模式，解決了目燃?xì)庹婊鹩?xùn)練裝置產(chǎn)的氣體火焰失真問(wèn)題；27.2、本發(fā)明用場(chǎng)模擬仿真方，通過(guò)設(shè)計(jì)出氣單樣式、調(diào)整出氣位陣列布局、出氣單尺寸實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體焰形態(tài)\溫度控制，技術(shù)要求低實(shí)現(xiàn)容易，可設(shè)計(jì)出最的氣體火方案；28.3、現(xiàn)有真訓(xùn)練裝置氣體管末端往往采取管路孔工藝制作方法該工藝施工周期較長(zhǎng)維修保養(yǎng)不方便本方法中的出氣元一旦設(shè)計(jì)完畢，批量生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)只行安裝，大大縮施工周期；且出單元一旦損毀，可接進(jìn)行單元模塊更，便于維護(hù)、保。附圖說(shuō)明29.圖1為本發(fā)明個(gè)出氣口設(shè)計(jì)示圖；30.圖2為本發(fā)明3×3陣列氣體火模50×50cm油池火；31.圖3為本發(fā)明2×2氣體陣列火模0.2×0.2m油池火；32.圖4為本發(fā)明3×3氣體陣列火模0.2×0.2m油池火；33.圖5為本發(fā)明4×4氣體陣列火模0.2×0.2m油池火；34.圖6為本發(fā)明2×2氣體陣列火模0.5×0.5m油池火；35.圖7為本發(fā)明3×3氣體陣列火模0.5×0.5m油池火；36.圖8為本發(fā)明4×4氣體陣列火模0.5×0.5m油池火；37.圖9為本發(fā)明2×2氣體陣列火模1.0×1.0m油池火；38.圖10為本明3×3氣體陣列火模1.0×1.0m油池火；39.圖11為本明4×4氣體陣列火模1.0×1.0m油池火；40.圖12為本明陣列氣體火與池火的相關(guān)性分析41.圖13為本明4×4m油池火(左)4×4丙烷陣列火()仿真結(jié)果對(duì)比具體實(shí)施方式42.下面將結(jié)合本明中的附圖，對(duì)發(fā)明中的技術(shù)方案行清楚、完整地述。43.本發(fā)明實(shí)施例供一種基于場(chǎng)模技術(shù)的氣體火焰控方法，其利用燃真火模擬4×4m柴油油池火具體包括以下步：44.s101，設(shè)計(jì)單出氣單元為圓形方形平面結(jié)構(gòu)，平上布設(shè)直徑不超mm的氣孔，氣中心間距不超過(guò)ycm，確保氣噴出氣體均勻布整個(gè)圓形或方形單元表面，圖1；45.單個(gè)出氣口為本設(shè)計(jì)單元，單出氣口形成的火焰態(tài)直接決定著多出氣口組合最終火形態(tài)。本實(shí)施例單個(gè)出氣口設(shè)置截面為正方形，其面布滿(mǎn)直徑為4mm的孔，孔之間橫向豎向間距為3cm；46.102，設(shè)置種可燃物燃燒工，每種工況對(duì)應(yīng)m種出氣單元的陣排列方式，列陣排列方為m×n出氣單元組合見(jiàn)圖2，由出氣單元數(shù)目確定個(gè)出氣單元的燃功率；同時(shí)針對(duì)每種列陣排方式，通過(guò)調(diào)整氣單元尺寸進(jìn)行真初始工況的微調(diào)47.以0.2×0.2m、0.5×0.5m、1.0×1.0m三種不同積的柴油燃燒為擬對(duì)象，其對(duì)應(yīng)火源功率為40kw、520kw、3201kw；據(jù)柴油面積，設(shè)出氣單元的列陣方為2×2、3×3、4×4，調(diào)整出氣單元邊長(zhǎng)范圍為1-32cm，獲出氣單元火源功q，如表1所示。48.表1氣體火陣火模擬仿真工況[0049][0050][0051]s103，利用場(chǎng)擬方法，仿真對(duì)可燃物燃燒過(guò)程和陣排列的氣體燃過(guò)程，獲得氣體火與可燃物火焰的似度統(tǒng)計(jì)信息；[0052]通過(guò)對(duì)3種面積下油燃燒和9種不同列陣方式的體燃燒仿真發(fā)現(xiàn)它們形成的火焰形態(tài)、焰中心垂直平面的熱釋放速率分、火焰中心垂直平上的溫度分布、中軸線(xiàn)上熱釋放速隨高度分布、中軸線(xiàn)上溫度隨高度布等信息如圖3-11所示。通過(guò)數(shù)據(jù)整理，者火焰的相似度圍為0.789～0.988，見(jiàn)表2[0053]表2丙烷陣列火融判據(jù)[0054][0055][0056]s104，根據(jù)氣火焰與可燃物火相似度統(tǒng)計(jì)信息，出組合變量d/q2/5的最佳數(shù)值，其d為相鄰出氣單元中心之的間距，q為出氣單元釋放速率；[0057]根據(jù)表2信息，繪組合變量d/q2/5與火焰相似度關(guān)曲線(xiàn)如圖12所示，圖中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)d/q2/5大于0.045時(shí)，陣氣體火與油池火相似性開(kāi)始降低；于火焰溫度，當(dāng)d/q2/5大于0.055時(shí)，陣氣體火與油池火相似性開(kāi)始降低。此，可以認(rèn)為，d/q2/5小于某一數(shù)值時(shí)陣列氣體火的融火源與油池火的本相似，大于該值，相似度逐漸降低本實(shí)施例出氣單最佳組合變量d/q2/5應(yīng)取數(shù)值0.045[0058]s105，根據(jù)設(shè)目標(biāo)要求，利用合變量d/q2/5的最佳數(shù)值，設(shè)并驗(yàn)證燃?xì)庹婊饠?shù)。[0059]根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，油面積4×4m，其燃燒功應(yīng)為：[0060][0061]因火源尺寸較大采用4×4氣體單元陣列式，假定氣體燃效率為100％，單個(gè)氣體單元火的功率為：[0062]q1＝q/16＝4473.2kw[0063]根據(jù)組合變量d/q2/5＝0.045，氣體單中心間距d應(yīng)不大于：[0064][0065]同時(shí)，對(duì)于4×4氣體火單元列，其中心間距d與列陣單邊長(zhǎng)l存在如下關(guān)系：d＝(4-l)/3，因此氣火單元尺寸應(yīng)不于：[0066]l＝4-3d＝4-3×1.298＝0.106m[0067]從工程實(shí)踐出發(fā)選取氣體火單元長(zhǎng)為0.25米，經(jīng)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，16m2氣體燒，火焰形態(tài)與度相似度非常高見(jiàn)圖13，能夠滿(mǎn)足消防訓(xùn)練的火焰真性要求。[0068]以上所述，僅為發(fā)明的具體實(shí)施式，但本發(fā)明的護(hù)范圍并不局限于，任何屬于本技術(shù)域的技術(shù)人員在發(fā)明揭露的技術(shù)圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)蓋在本發(fā)明的保范圍之內(nèi)。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保范圍為準(zhǔn)。技特：1.一種基于場(chǎng)擬技術(shù)的氣體火控制方法，其特征于包括如下步驟步驟s101，設(shè)計(jì)單出氣單元為圓形方形平面結(jié)構(gòu)，平上布設(shè)直徑不超mm的氣孔，氣孔中間距不超過(guò)ycm，確保氣噴出氣體均勻布滿(mǎn)個(gè)圓形或方形單元表面；步s102，設(shè)置n種可燃物燃工況，每種工況對(duì)m種出氣單元的列陣排列方，列陣排列方式m×n出氣單元組合由出氣單元數(shù)目定單個(gè)出氣單元燃燒功率；同時(shí)對(duì)每種列陣排列方式通過(guò)調(diào)整出氣單尺寸進(jìn)行仿真初工況的微調(diào)；步驟s103，利用場(chǎng)擬方法，仿真對(duì)可燃物燃燒過(guò)程和陣排列的氣體燃過(guò)程，獲得氣體火與可燃物火焰的似度統(tǒng)計(jì)信息；驟s104，根據(jù)氣體火焰與可燃物火焰相度統(tǒng)計(jì)信息，得組合變量d/q2/5的最佳數(shù)值，其d為相鄰出氣單元中心之的間距，q為出氣單元燃燒功率；步驟s105根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)要，利用組合變量d/q2/5的最佳數(shù)值，設(shè)并驗(yàn)證燃?xì)庹婊饠?shù)。2.如權(quán)利要求1所述的基于模擬技術(shù)的氣體火焰控方法，其特征在：步驟s102仿真出氣口的參數(shù)定過(guò)程包括：s1021，設(shè)置n種可燃物燃燒工況，n≥3；s1021每種工況對(duì)應(yīng)m種出氣單元的列陣排列式，m≥3；s1023，設(shè)置出氣元的列陣方式(m×n)，m、n取值兼顧出氣單元數(shù)量中、單元尺寸適工程實(shí)現(xiàn)，具體根可燃物的燃燒面積定，通常m、n取值在2-8之間，單尺寸l取值在1cm-32cm之間；s1024，根據(jù)可燃物燃燒率和出氣單元數(shù)，確定單個(gè)出氣單的火源功率q，：其中qz為可燃物燃燒率。3.如權(quán)利要求1所述基于場(chǎng)模擬技術(shù)氣體火焰控制方法，其特征在于步驟s103利用場(chǎng)模擬方法，真對(duì)比可燃物燃過(guò)程和列陣排列的氣體燃燒程，獲得氣體火與可燃物火焰的似度統(tǒng)計(jì)信息，具包括：s1031，對(duì)比焰高度以及不同直高度處火焰的水跨度信息；s1032，對(duì)比火焰中心垂平面上的熱釋放率分布信息；s1033，對(duì)比火焰心垂直平