隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展,如今大空間建筑越來(lái)越多,以及各種大規格油碼頭及石油儲罐區等大型消防場(chǎng)所的建設,對于消防炮的研究提出了新的要求。目前全球對消防炮射流軌跡的研究還是停留在試驗研究中,缺乏系統的理論研究。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(dòng)消防水炮兩個(gè)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,然后利用試驗數據校核仿真模型,最后借助模型分析解決一些射流性能方面的問(wèn)題。
研究自動(dòng)消防水炮射流結構及穩定性問(wèn)題上。首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不穩定理論以及R-T不穩定性理論來(lái)描述消防炮射流破碎過(guò)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)的區別,不能用質(zhì)點(diǎn)運動(dòng)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(lèi):輸入能量,內部結構參數,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動(dòng)的射流)問(wèn)題。對射流進(jìn)行受力分析,得到消防炮射流運動(dòng)的微分方程,進(jìn)而研究射流初始條件和空氣阻力問(wèn)題。由于建立完畢的射流運動(dòng)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。
把消防炮內部結構參數加入到考察對象中,即研究實(shí)體消防炮射流軌跡問(wèn)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,然后對于消防炮結構進(jìn)行分析和優(yōu)化試驗,確定最優(yōu)化的消防炮結構,并利用Fluent流體計算軟件對優(yōu)化后的消防炮進(jìn)行內部流場(chǎng)分析,求得軸向速度矢量效率。接著(zhù)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動(dòng)模塊中,并運用多元線(xiàn)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。最后借助射流試驗數據對模型進(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(wèn)題。
把三個(gè)主要工況參數中一個(gè)參數為變量,另兩個(gè)參數為定值,考察此工況參數變化時(shí),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(guò)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。最后引入”有效滅火半徑“這一概念。從定義和現實(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想。這些提出為以后的進(jìn)一步研究提出了方向和依據。
