基于近似方法的消防水幕辐射传输模拟分析-燕山大学学报.PDF

卷 期 燕山大学学报 年 月 文章编号：1007-791X (2011) 04-0302-07 基于 近似方法的消防水幕辐射传输模拟分析 冯志力 ，董士奎 ，朱海慧 ，谢 鸣 （ 哈尔滨市公安消防支队，黑龙江 哈尔滨 ； 哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，黑龙江 哈尔 滨 ； 哈尔滨工业大学 基建处，黑龙江 哈尔滨 ） 摘 要：水幕系统对火焰辐射衰减问题包含了气体、水滴粒子、不完全燃烧产生的炭黑粒子等吸收、散射以及 液滴蒸发吸热等过程。针对此问题，本文首先采用 散射理论与有效介质理论相结合，建立了水滴粒子以及 炭黑掺杂混合液滴的吸收散射特性参数计算模型；在此基础上，考虑燃气辐射吸收作用，采用球谐函数法构造 了多层半透明水幕介质的辐射传输计算模型。利用该模型分析了载液量、液滴粒径、水滴蒸发、粒子混合等因 素对辐射衰减能力的影响。 关键词：消防水幕；热辐射屏蔽；多层半透明水幕模型； 近似方法 中图分类号：TK 124 文献标识码：A DOI：10.3969/j .issn.1007-791X .20 11.04.004 引言 质模型较多，对水幕中液滴的炭黑粒子掺杂、液滴 粒子蒸发、介质温度上 等因素考虑较少，无法对 许多大空间建筑具有面积大、高度大、空旷的 实际问题提供更加有力的理论支持。 特点，无法采取实体防火分隔，为了有效阻止火灾 的蔓延，常需要用消防水幕作为防火分隔。所谓消 水幕系统对火焰辐射的衰减问题中包含了气 防水幕是指将水喷洒成水帘幕状，用以阻止火焰穿 体、水滴粒子、不完全燃烧产生的炭黑粒子等对辐 射能量的衰减、散射及吸收。同时，随着介质对辐 过开口部位从而防止火势蔓延的一种消防设备 。 而在水幕系统的实际工作过程中，水幕系统的设置 射能量的吸收，介质中的水滴粒子要不可避免地与 参数对其隔火的性能有着决 性的意义。因此研究 炭黑粒子混合，这就使得粒子的物性参数发生了改 水幕系统工作参数对火灾辐射热量的衰减能力的 变，从而改变了水幕系统对辐射能量的衰减能力。 影响是十分有必要的。国内外一些专家和学者进行 在此条件下，简单的均匀介质模型已无法满足实际 了相关的研究，如 等 利用小尺寸实 问题的需要。本文针对此问题，首先使用 散 验 研究了喷头的类型、布置方式、系统的流量和 射理论以及有效介质理论，获得了不同参数下的水 压力等因素对水幕衰减辐射热能力的影响，结果表 滴粒子以及混合粒子的辐射物性。之后利用球谐函 明随喷头排数增多，喷头流量和压力的增大水幕系 数法构造了多层半透明介质的辐射传输计算模型， 统衰减热辐射能力增强。魏东等 通过实验与数 并利用该模型分析了水滴蒸发、粒子混合等作用 值模型比较的方式，分析了较大尺寸的水幕系统对 下，水幕系统对辐射能量衰减能力的不同，研究了 辐射热量的衰减能力。钟涛等 从温度的角度研 不同设计参数的影响。 究了大空间内水幕的隔热性能，实验结果表明水幕 计算方法 能有效阻止火灾蔓延，降温隔热效果显著。 从光学角度，利用光的吸收、散射和折射机理 液滴散射的 理论 研究了水幕衰减辐射热的能力。在目前的相关研究