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不锈钢灭火器箱-汽车小型火灾中烟气及温度特性研究

2021-06-19 10:53:58

不锈钢灭火器箱

一概述。

近几年来,汽车普及程度不断提高,越来越多的汽车进入千家万户,随着汽车保有量的大量增加,汽车火灾也逐渐增多,给人们的生命财产安全带来了极大的威胁。与此同时,由于各种原因引起的汽车小型火灾也日益增多,尽管这些小型火灾可以在无人干预的情况下自动熄灭,对人身和财产安全的威胁并不比其它汽车火灾大,但这种威胁仍然不容忽视。对于汽车火灾的研究一般都是在实验中取得好的结果,但汽车本身价值很高,实验后,汽车会被毁掉,实验费用也很高,因此一般不采用实际实验的方法来研究。电脑模拟一般采用建立模拟模型,输入各种相关条件参数,通过对相关火灾软件进行模拟运算,得出汽车火灾中烟气、温度、热释放率等一系列随时间变化的参数,不但成本低,而且能根据输入参数的不同得到不同场景下的输出参数,操作性极强,且输出结果与实际情况相差不大,目前国内外在电脑模拟火灾方面都取得了很大的成果。作者通过建立仿真模型,模拟了汽车室内小型火灾的实际情况,研究了汽车室内小型火灾中温度和温度的变化规律,对了解和预防汽车室内小型火灾过程起到了指导作用。

二是汽车座椅的构成。

当前,汽车坐垫的材质主要是金属,坐垫、靠背软垫大多是高回弹力软质泡沫,坐垫蒙皮一般分为纤维和皮革,而且都有天然和人工的成分。棉、麻、丝等天然纤维,多为易燃品,一旦着火,燃烧极易扩散,而人造纤维,由于种类繁多,特性各异,有的易着火,也易在着火后快速燃烧,有的不易着火,而且燃烧过程非常缓慢,更有一些脱离了火源,根本不能燃烧,甚至在着火后会熔滴,这都给燃烧带来障碍。不管是天然皮革还是人造皮革,在温度较低的情况下,一般都不易燃烧,但在温度较高的情况下,皮革作为易燃材料,容易燃烧。如海绵或泡沫等用作座垫填充物的材料,在未经过加热处理的情况下,也是易燃物,当火势较小时,其本身作为多孔性物质,与火源接触部分燃烧起来,炭化形成中空结构,产生炭化颗粒,这在一定程度上反而阻止燃烧,但一旦火势过大,这些材料迅速分解,就会产生大量的可燃气体,迅速燃烧,使火势大大增强,燃烧速度极快,燃烧部分温度极高,更主要的,燃烧过程中会产生大量的有毒气体,对人体的生命安全构成极大威胁。本论文研究的小型汽车火灾,由于其燃烧范围小,火源温度低,无通风,无持续供氧,火灾持续时间短等特点,所以火灾中一般损毁的部件多为座椅蒙皮。

三个模拟模拟

3.1软件简介。

基于FDS火灾模拟软件的Pyrosim火灾模拟软件是专门为火灾动态模拟而开发的火灾模拟软件。FDS是NIST开发的用于火灾动力学问题求解的流体力学软件,它能很好地处理三维火灾问题,而且运算效率高,误差小,但FDS的建模过程非常复杂,模型材料的选择、边界条件的设置、探测器的增加等都需要依靠C语言编程来实现,工作量大,且极易出错,纠错困难。与FDS相比,PyroSSystem是FDS的一种扩展,它有很多优点,三维图形化预处理和可视化编辑等功能,使用户在进行编辑时能够看到所建的模型,摆脱了FDS复杂的编程建模,大大提高了建模效率和精度,大大简化了工作过程。

3.2模式建立。

由于实际汽车室内空间结构复杂,燃烧又是一个非常不稳定的过程,为使有限的实际情况得到较好的模拟效果,对模型进行了简化。采用物理模型建立车体室内空间的长1.8m、宽1.5m、高1m,假定车体内部是封闭空间,0m/s的无通风孔,0m/s的车体壁材和钢制的座椅,以及采用纺布制成的座垫。因为要知道火源在模型发生火灾后的扩散情况、温度变化情况、热释放速率变化情况、燃烧速率变化情况等相关的输出结果,这就要在模型中设置不同的探测。热电偶通常被放置在所需的固定位置以观察温度的变化,有时也可以添加特定的切面,通过温度云图来观察切面的温度变化。

3.操作仿真。

通过FDS运算构建的模型,在smokevw中可以看到整个模型燃烧的过程,其中3D模拟了燃烧的过程,并绘制了切面温度变化云图

3.分析模拟结果。

汽车着火前模式是无烟状态,烟气随着火开始而出现,并由火源中心向四周扩散,当升到模型顶部时略有下压。模拟燃烧开始前,车内温度比车外温度稍高,它的大小是由车外环境温度决定的,随着燃烧开始,车内温度不断升高,氧气不断消耗,在火焰熄灭前达到峰值,当车内氧气耗尽,燃烧停止,因无通风散热,车内温度随时间缓慢下降。

4验证试验

在有限的条件下,作者建立了模拟模拟模型尺寸相同的实验模型,此六面体模型除顶面外,其它五面体均选用不锈钢,顶面采用透明钢化玻璃封顶,这样可以直接观察燃烧过程中烟气在模型中的实际扩散情况,并采用测温计随时读取模型中的炉温数值,在验证试验中,由于座椅上的可燃物被点燃,模型中的炉温开始快速燃烧,烟气从燃点附近不断向模型四周扩散,火焰中心温度也不断上升,但随着模型中有限的氧气不断被消耗,燃烧过程也逐渐结束,火焰熄灭,模式温度持续下降,因为模型是封闭的,不能通风,整个模型中的炉温不能超过设定值。

5结论。

模拟和验证试验结果都表明,基于小型化汽车火灾发展过程规律的研究成果,利用PyroSim软件对小型化汽车火灾中的烟气流动与分布趋势进行了模拟,得到了温度云图。因此,有如下结论:(1)烟气扩散规律和温度的变化对指导乘客逃生有非常重要的作用;(2)这些变化规律对于如何减少和避免轿车内的小型火灾具有指导意义。

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