CN110567834A - 转速在0~50rpm范围任意设定的火旋风实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，包括实验装置主体和旋转稳定系统，实验装置主体包括实验台和旋转纱幕，实验台，火源放置在火源支撑架，火源支撑架固定在回转支撑内圈，旋转纱幕固定在回转支撑外圈，驱动装置包括伺服电机和减速机，伺服电机通过减速机驱动回转支撑转动，回转支撑内圈通过底座固定在地面，旋转稳定系统中，竖直支架的底部固定在地面上，水平支架固定在竖直支架上，轨道固定在水平支架上，横梁的一端设置轴向稳定轮和径向稳定轮，另一端与旋转纱幕骨架固定连接，轴向稳定轮和径向稳定轮与轨道滚动连接。转速在0～50RPM范围内可任意设定，研究较大环量范围内火旋风的结构和动力学特征。

Description

转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置

技术领域

本发明涉及火灾安全技术领域，尤其涉及一种转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置。

背景技术

火旋风是一种常见于森林与城市火灾中的特殊火现象。它是由燃烧产生的火羽流与周围环境涡量场相互作用而诱发的剧烈燃烧的旋转火焰。相比于普通火羽流，其燃烧速率，火焰高度，火焰温度和速度都会显著增大，并且会导致飞火现象的发生，诱发灾难性后果。因此，研究不同燃烧条件和外部环境下火旋风的形成机理和动力学规律具有重要的理论与实际意义，不仅可以促进对火灾现象中燃烧和流动相互耦合作用的科学认识，丰富相关的燃烧理论，而且可将发展的理论或模型服务于实际条件下火旋风的控制，保护人员财产安全。

由于火旋风的突发性和复杂性，要想得到实际发生的火旋风的数据资料非常困难。因此，模拟实验研究是探索火旋风特征的有效方式。可将实验室产生火旋风的实验装置按照生成涡的概念分为强制诱发火旋风装置和自然诱发火旋风装置。Emmons和Ying利用中尺度旋转纱幕装置(强制诱发火旋风装置的典型代表，12目，高度：3.05m，直径：2.2m，旋转速度为0.8～10RPM，油盘直径0.1m)最早开展了火旋风的定量实验研究。结果表明燃烧速率，火焰高度和温度都随着外加环量稳定增加。Kuwana使用两个半圆柱+狭缝式小尺度火旋风实验装置(装置高1m，分别使用气体甲烷和液体乙醇作为燃料，燃烧器直径为3cm，油盘直径为4.9cm)，通过改变圆柱直径和狭缝宽度来改变环量，得到了无量纲火焰高度的表达式。雷佼使用四面墙+狭缝式中尺度火旋风实验装置(自然诱发火旋风装置的典型代表；2m×2m×15m(长，宽，高)，每个边角都留有20cm宽的狭缝；油盘直径10，20，30，40，50，55cm，深度10cm；燃料：正庚烷)提出了燃烧速率及火焰高度的定量表达式。

由于小尺度火旋风与自然界较大尺度火旋风的行为有很大差别。有文献表明，利用小尺度实验装置得到的结果不能推广到较大尺度。与小尺度实验装置比，本发明的实验装置尺度大，更接近自然界火旋风，从而对自然界火旋风进行更加全面的认识。

热释放速率和外加环量是控制火旋风行为最重要的两个参数。温度、火焰高度和速度跟环量直接相关。在以往的中尺度强制诱发式火旋风实验中使用液体燃料，无法控制热释放速率。转速不能从0开始无级增大，而且最大转速仅为10RPM。由于采用从上部驱动的方式，该实验装置难以自由扩展高度；以往固定装置式实验中的外加环量不能人为任意设定，只能通过改变燃烧速率非连续控制，并且产生的环量一般都有限。此外，以往中尺度实验中的热释放速率和外加环量强烈耦合在一起，无法研究单个参数对火旋风的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，是一种在0～50RPM范围内可任意设定的中尺度火旋风实验装置，研究较大环量范围内火旋风的结构和动力学特征，可以在很大范围内任意且精准地控制燃烧速率和外加环量，可以实现燃烧速率和外加环量的完全解耦。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，包括实验装置主体和旋转稳定系统，其中，

所述实验装置主体包括实验台和旋转纱幕，所述实验台包括底座、驱动装置、火源支撑架、火源和回转支撑，所述火源放置在所述火源支撑架上，所述火源支撑架固定在所述回转支撑的内圈上，所述旋转纱幕固定在所述回转支撑的外圈上，所述驱动装置包括伺服电机和减速机，所述伺服电机通过所述减速机驱动所述回转支撑的外圈转动，所述回转支撑的内圈通过所述底座固定在地面上，

所述旋转纱幕包括纱幕和将所述纱幕环形支承的骨架，所述旋转纱幕环绕所述火源设置，

所述旋转稳定系统包括水平支架、竖直支架、轨道、轴向稳定轮、径向稳定轮和横梁，所述竖直支架的底部固定在地面上，所述水平支架固定在所述竖直支架上，所述轨道固定在所述水平支架上，所述轨道包括水平板和竖直板，所述轴向稳定轮和所述径向稳定轮均设置在所述横梁的一端，所述横梁的另一端与所述骨架固定连接，所述轴向稳定轮与所述水平板滚动连接，所述径向稳定轮与所述竖直板滚动连接。

优选的，上述的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置还包括配套测控系统，所述配套测控系统包括速度测控系统、温度测控系统、质量测控系统、流量测控系统、图像测量系统、辐射测量系统和操作系统，

所述速度测控系统包括可竖直移动的竖杆、可水平移动的径向位移装置、皮托管、压差计和数据处理装置，所述竖杆固定在所述火源支撑架上，所述径向位移装置设置在所述竖杆上，所述皮托管和所述压差计均设置在所述径向位移装置上且与所述数据处理装置信号连接，

所述温度测控系统包括与所述数据处理装置信号连接的热电偶，所述热电偶设置在所述皮托管上，

所述辐射测量系统包括布置于所述实验台的水平方向及竖直方向上的辐射热流计，所述辐射热流计与所述数据处理装置信号连接，

所述质量测控系统由油罐、电子天平、第一升降台及蠕动泵组成，所述油罐放置在所述电子天平上，所述电子天平的高度由所述第一升降台调节，将所述火源与所述油罐的内层保持在同一高度上，所述蠕动泵用于向所述油罐的内层供油，

所述流量测控系统包括流量阀、质量流量控制器、回火阻止器、汇流排及气瓶，所述气瓶通过连通管道与所述火源连通，所述连通管道上设置有所述流量阀、所述质量流量控制器、所述回火阻止器和所述汇流排，

所述图像测量系统包括用于记录火焰形态的摄像机和第二升降台，所述摄像机设置在所述第二升降台上。

优选的，上述火源为油盘或者燃烧器。

优选的，上述实验台包括圆形钢板和圆形木板，所述圆形木板设置在所述圆形钢板的上方，所述圆形钢板和所述圆形木板的中心开设相同直径的圆形槽且对正设置放置所述火源。

优选的，上述底座包括第一环形钢板、第二环形钢板、第一型钢立柱和锚栓，所述第一环形钢板与所述回转支撑的内圈固定连接，所述第一环形钢板的底部通过多个所述第一型钢支柱与所述第二环形钢板固定连接，所述第二环形钢板上设置有多个所述锚栓且通过所述锚栓与混凝土地面固定连接。

优选的，上述伺服电机固定在方向钢板上，所述方形钢板通过多个第二型钢立柱固定在所述第二环形钢板上。

优选的，上述骨架包括三根立柱，所述立柱沿竖直方向设置在所述纱幕上，每根所述立柱连接有一个所述横梁。

优选的，上述水平支架在竖直方向上设置有多个，

每个所述水平支架上呈环形设置有多组与其配合使用的所述轨道、所述轴向稳定轮、所述径向稳定轮和所述横梁。

优选的，上述旋转纱幕在竖直方向上设置有多个且可独立拆装连接。

优选的，每个所述旋转纱幕均可打开π/4的弧度开口。

本发明提供的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，包括实验装置主体和旋转稳定系统，其中，

所述实验装置主体包括实验台和旋转纱幕，所述实验台包括底座、驱动装置、火源支撑架、火源和回转支撑，所述火源放置在所述火源支撑架上，所述火源支撑架固定在所述回转支撑的内圈上，所述旋转纱幕固定在所述回转支撑的外圈上，所述驱动装置包括伺服电机和减速机，所述伺服电机通过所述减速机驱动所述回转支撑的外圈转动，所述回转支撑的内圈通过所述底座固定在地面上，

所述旋转纱幕包括纱幕和将所述纱幕环形支承的骨架，所述旋转纱幕环绕所述火源设置，

所述旋转稳定系统包括水平支架、竖直支架、轨道、轴向稳定轮、径向稳定轮和横梁，所述竖直支架的底部固定在地面上，所述水平支架固定在所述竖直支架上，所述轨道固定在所述水平支架上，所述轨道包括水平板和竖直板，所述轴向稳定轮和所述径向稳定轮均设置在所述横梁的一端，所述横梁的另一端与所述骨架固定连接，所述轴向稳定轮与所述水平板滚动连接，所述径向稳定轮与所述竖直板滚动连接。

本发明提供的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置：

(1)与小尺度的实验装置比，本发明提供的实验装置尺度大，更接近自然界火旋风。

(2)本发明提供的实验装置设计了旋转稳定系统，可保证高转速下整个中尺度实验装置的完整性，因此本发明提供的实验装置能够对较大环量下中尺度火旋风的结构及动力学特征进行研究。

(3)当燃料为气体时，本发明提供的实验装置的气体燃料控制系统中的质量流量控制器可以在很大范围内(热释放速率的范围在0～300kW)任意且精准地设定质量流量，实现燃烧速率和外加环量的完全解耦，从而单独研究燃烧速率或外加环量对火旋风的影响。

(4)当燃料为液体时，本发明提供的实验装置可以控制油盘内的液面高度，减少因液面高度变化带来的误差对火旋风测量参数的影响。

(5)本发明提供的实验装置精度高，通过伺服电机及齿轮减速机可以将转速在0～50RPM的范围内任意精准地设定，并且能够保证转速均匀(转速随时间变化小于0.02RPM，设定转速与实际转速差别0.05RPM)。此外，本发明提供的实验装置中的燃烧器能够保证气体在出口处均匀燃烧。

(6)本发明提供的实验装置在实验中可通过拆卸或安装旋转纱幕来改变实验装置高度，能够保证火旋风全部火焰都在实验装置所产生的旋转流场中。

(7)本发明提供的实验装置中的径向位移系统可控制温度及速度测点的径向位置，显著提高实验效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的旋转稳定系统的部分结构俯视示意图；

图4为本发明实施例提供的旋转稳定系统的部分结构侧视示意图；

图5为本发明实施例提供的配套测控系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的流量测控系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的质量测控系统的结构示意图。

上图1-7中：

圆形钢板1、圆形木板2、圆形槽3、回转支撑4、旋转纱幕5、齿轮减速机6、伺服电机7、第二升降台8、控制柜9、第一环形钢板10、第一型钢支柱11、第二环形钢板12、锚栓13、方形钢板14、第二型钢立柱15、立柱16、竖直支架17、水平支架18、轨道19、万向轮20、三联滚轮21、横梁22、辐射热流计23、竖杆24、径向位移装置25、皮托管26、热电偶27、油盘28、油罐29、电子天平30、第一升降台31、蠕动泵32、燃烧器33、流量阀34、质量流量控制器35、回火阻止器36、汇流排37、气瓶38、DV39、高速摄像机40。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图7，图1为本发明实施例提供的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置的俯视结构示意图；图3为本发明实施例提供的旋转稳定系统的部分结构俯视示意图；图4为本发明实施例提供的旋转稳定系统的部分结构侧视示意图；图5为本发明实施例提供的配套测控系统的结构示意图；图6为本发明实施例提供的流量测控系统的结构示意图；图7为本发明实施例提供的质量测控系统的结构示意图。

本发明实施例提供的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，包括实验装置主体和旋转稳定系统，其中，

实验装置主体包括实验台和旋转纱幕5，实验台包括底座、驱动装置、火源支撑架、火源和回转支撑4，火源为油盘28或者燃烧器33，火源放置在火源支撑架上，火源支撑架固定在回转支撑4的内圈上，旋转纱幕5固定在回转支撑4的外圈上，驱动装置包括伺服电机7和减速机，即齿轮减速机6，伺服电机7通过减速机驱动回转支撑4的外圈转动，回转支撑4的内圈通过底座固定在地面上，

旋转纱幕5包括纱幕和将纱幕环形支承的骨架，旋转纱幕5环绕火源设置，

旋转稳定系统包括水平支架18、竖直支架17、轨道19、轴向稳定轮，即万向轮20、径向稳定轮，即三联滚轮21和横梁22，竖直支架17的底部固定在地面上，水平支架18固定在竖直支架17上，轨道19固定在水平支架18上，轨道19包括水平板和竖直板，轴向稳定轮和径向稳定轮均设置在横梁22的一端，横梁22的另一端与骨架固定连接，轴向稳定轮与水平板滚动连接，径向稳定轮与竖直板滚动连接。

本发明实施例提供的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置：

(1)与小尺度的实验装置比，本发明提供的实验装置尺度大，更接近自然界火旋风。

(2)本发明提供的实验装置设计了旋转稳定系统，可保证高转速下整个中尺度实验装置的完整性，因此本发明提供的实验装置能够对较大环量下中尺度火旋风的结构及动力学特征进行研究。

(3)当燃料为气体时，本发明提供的实验装置的气体燃料控制系统中的质量流量控制器35可以在很大范围内(热释放速率的范围在0～300kW)任意且精准地设定质量流量，实现燃烧速率和外加环量的完全解耦，从而单独研究燃烧速率或外加环量对火旋风的影响。

(4)当燃料为液体时，本发明提供的实验装置可以控制油盘28内的液面高度，减少因液面高度变化带来的误差对火旋风测量参数的影响。

(5)本发明提供的实验装置精度高，通过伺服电机7及齿轮减速机6可以将转速在0～50RPM的范围内任意精准地设定，并且能够保证转速均匀(转速随时间变化小于0.02RPM，设定转速与实际转速差别0.05RPM)。此外，本发明提供的实验装置中的燃烧器33能够保证气体在出口处均匀燃烧。

(6)本发明提供的实验装置在实验中可通过拆卸或安装旋转纱幕5来改变实验装置高度，能够保证火旋风全部火焰都在实验装置所产生的旋转流场中。

(7)本发明提供的实验装置中的径向位移系统可控制温度及速度测点的径向位置，显著提高实验效率。

为了进一步优化上述方案，上述的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置还包括配套测控系统，配套测控系统包括速度测控系统、温度测控系统、质量测控系统、流量测控系统、图像测量系统、辐射测量系统和操作系统，

速度测控系统包括可竖直移动的竖杆24、可水平移动的径向位移装置25、皮托管26、压差计和数据处理装置，竖杆24固定在火源支撑架上，径向位移装置25设置在竖杆24上，皮托管26和压差计均设置在径向位移装置25上且与数据处理装置信号连接，

温度测控系统包括与数据处理装置信号连接的热电偶27，热电偶27设置在皮托管26上，

辐射测量系统包括布置于实验台的水平方向及竖直方向上的辐射热流计23，辐射热流计23与数据处理装置信号连接，

质量测控系统由油罐29、电子天平30、第一升降台31及蠕动泵32组成，油罐29放置在电子天平30上，电子天平30的高度由第一升降台31调节，将火源与油罐29的内层保持在同一高度上，蠕动泵32用于向油罐29的内层供油，

流量测控系统包括流量阀34、质量流量控制器35、回火阻止器36、汇流排37及气瓶38，气瓶38通过连通管道与火源连通，连通管道上设置有流量阀34、质量流量控制器35、回火阻止器36和汇流排37，

图像测量系统包括用于记录火焰形态的摄像机和第二升降台8，摄像机设置在第二升降台8上。

具体的，实验台包括圆形钢板1和圆形木板2，圆形木板2设置在圆形钢板1的上方，圆形钢板1和圆形木板2的中心开设相同直径的圆形槽3且对正设置放置火源。

具体的，底座包括第一环形钢板10、第二环形钢板12、第一型钢立柱11和锚栓13，第一环形钢板10与回转支撑4的内圈固定连接，第一环形钢板10的底部通过多个第一型钢支柱11与第二环形钢板12固定连接，第二环形钢板12上设置有多个锚栓13且通过锚栓13与混凝土地面固定连接。伺服电机7固定在方向钢板14上，方形钢板14通过多个第二型钢立柱15固定在第二环形钢板12上。

具体的，骨架包括三根立柱16，立柱16沿竖直方向设置在纱幕上，每根立柱16连接有一个横梁22。水平支架18在竖直方向上设置有多个，每个水平支架18上呈环形设置有多组与其配合使用的轨道19、轴向稳定轮、径向稳定轮和横梁22。

具体的，旋转纱幕5在竖直方向上设置有多个且可独立拆装连接。每个旋转纱幕5均可打开π/4的弧度开口。

在具体实施时：

本发明实施例提供的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，包括实验装置主体、旋转稳定系统、配套测控系统。以下将对本实施例的一种转速在0～50RPM范围内任意设定的中尺度火旋风实验装置中的各个部件进行详细说明。

根据本实施例，实验装置主体由实验台和旋转纱幕5组成。实验台的台面由圆形钢板1和上方的圆形木板2组成。该圆形钢板1和圆形木板2的中心开有相同直径的圆形槽3(圆形槽直径50cm，深度5cm)，用于放置不同直径的油盘28或燃烧器33。在圆形木板2上还开设有一个直径5cm的孔。

实验台的台面放置在回转支撑4上，回转支撑的外圈上固定旋转纱幕5，回转支撑4的内圈与实验台固定。

回转支撑4通过齿轮减速机6与伺服电机7连接。伺服电机7通过齿轮减速机6与齿轮驱动回转支撑4转动，进而带动旋转纱幕5围绕油盘28或燃烧器33转动。伺服电机7的转速可通过位于控制柜9的面板上的触摸屏进行设定并实时显示。回转支撑4放置在第一环形钢板10上，第一环形钢板10由四根对称放置的第一型钢立柱11连接支撑。第一型钢立柱11下部与第二环形钢板12焊接。第二环形钢板12与12个M24锚栓13连接固定，锚栓13固定于混凝土地面。伺服电机7放置于方形钢板14上，该方形钢板14由六根第二型钢立柱15支撑。六根第二型钢立柱15焊接于底部的第二环形钢板12上。

在旋转纱幕5的外围对称设置三根立柱16，作为旋转纱幕5的骨架，用于固紧纱幕。三根立柱16分别在距实验台的台面50cm、450cm、850cm的三个位置处断开。断开处通过夹具连接，允许立柱16在竖直方向上存在小的位移。每层纱幕直径2m，高2m，纱幕之间是独立的，可根据实验要求拆卸或组装。纱幕为22目的柱形不锈钢丝网。每层纱幕都可打开π/4的弧度，方便实验人员进入，并对纱幕内部的油盘28、燃烧器33、竖杆24等实验装置进行调试和安装。立柱16距纱幕45cm，从而减小立柱16对旋转流场的干扰。旋转纱幕5的转速可以在0～50RPM的范围内任意精准地设定，并且保持均匀，转速随时间变化小于0.02RPM，设定转速与实际转速差别0.05RPM。

旋转稳定系统是由竖直支架17及水平支架18、轨道19、轴向稳定轮，即万向轮20、径向稳定轮，即三联滚轮21及横梁22组成。旋转纱幕5周围对称设置四根竖直支架17，竖直支架17之间间距都为3.5m，竖直支架17的底部准确定位后与基础埋件焊接牢固。在实验台的台面上方2m、6m及10m的三个高度处分别设置水平支架18，与竖直支架17连接固定。

三个轨道19直径为3.5m，分别放置在水平支架18上，与水平支架18之间连接固定。轨道19为“L”型。纱幕和轨道19的导轨都需进行调水平。横梁22一端与立柱16之间连接固定，另一端与万向轮20和三联滚轮21连接。当装置旋转时，万向轮20在轨道19上滚动。万向轮20和三联滚轮21分别在轴向和径向上稳固立柱16和纱幕，使整个旋转装置在高转速下也能保持完整性。

配套测控系统，包括速度测控系统，温度测控系统，质量和流量测控系统，图像测量系统，辐射测量系统及操作系统。速度测控系统包括竖杆24、径向位移装置25、皮托管26、微型的压差计和与电信号相连的数据处理装置。竖杆24穿过实验台的圆形木板2上的5cm圆形孔，固定在圆形钢板1上。每根竖杆24长2m，竖杆24之间通过卡套连接。通过调节卡套，可使竖杆24上下移动。径向位移装置25固定在竖杆24上，皮托管26接在径向位移装置25的水平丝杆上。

控制线和数据采集线通过竖杆24的中心空隙引出实验台。水平丝杆的长度可实现0～1m的无级变化，从而带动皮托管26的径向测点从旋转轴中心到纱幕之间的范围内移动。温度测控系统由竖杆24，径向位移装置25，热电偶27及补偿导线组成。将热电偶27及补偿导线架在皮托管26上，使温度与速度的测点在同一位置上。将补偿导线穿过中空的竖杆24与电信号处理装置相连。该径向位移装置25可以在10m竖杆上通过卡套上下移动并固定。每组实验前把5个径向位移装置25分别固定在设定高度，实验中只需在操作台控制径向移动，测量这些高度的温度和速度径向分布。以上高度测量完成后，可将径向位移装置25移动到其他高度，继续测量，最后得到所有高度和径向位置的速度和温度。伺服电机7的实时转速及5个驱动器的径向位移装置25的位置通过控制柜进行控制及显示。

质量测控系统，由油盘28、油罐29、电子天平30、第一升降台31、蠕动泵32组成。油罐29放置在电子天平30上，电子天平30的高度可由升降台调节。调节第一升降台31，使油盘28与油罐29的内层保持在同一高度上。蠕动泵32可向油罐29内层供油，并使燃料溢出油罐29内层。

流量测控系统包括燃烧器33、流量阀34、质量流量控制器35、回火阻止器36、汇流排37及气瓶38组成，通过阀门控制开启与关闭，可通过设定质量流量控制器35控制并显示气体燃料的流量。

图像测量系统包括摄像装置，即DV 39、高速摄像机40和第二升降台8组成，用于记录火焰形态。

辐射测量系统包括布置于实验台及竖直方向上的辐射热流计23及与其电信号连接的数据处理装置。在实验台的台面不同的径向位置和同一径向位置的不同高度处布置辐射热流计23，辐射热流计23的布置数目及具体位置可根据具体实验方案设计确定。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，其特征在于，包括实验装置主体和旋转稳定系统，其中，

所述实验装置主体包括实验台和旋转纱幕，所述实验台包括底座、驱动装置、火源支撑架、火源和回转支撑，所述火源放置在所述火源支撑架上，所述火源支撑架固定在所述回转支撑的内圈上，所述旋转纱幕固定在所述回转支撑的外圈上，所述驱动装置包括伺服电机和减速机，所述伺服电机通过所述减速机驱动所述回转支撑的外圈转动，所述回转支撑的内圈通过所述底座固定在地面上，

所述旋转纱幕包括纱幕和将所述纱幕环形支承的骨架，所述旋转纱幕环绕所述火源设置，

所述旋转稳定系统包括水平支架、竖直支架、轨道、轴向稳定轮、径向稳定轮和横梁，所述竖直支架的底部固定在地面上，所述水平支架固定在所述竖直支架上，所述轨道固定在所述水平支架上，所述轨道包括水平板和竖直板，所述轴向稳定轮和所述径向稳定轮均设置在所述横梁的一端，所述横梁的另一端与所述骨架固定连接，所述轴向稳定轮与所述水平板滚动连接，所述径向稳定轮与所述竖直板滚动连接。

2.根据权利要求1所述的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，其特征在于，还包括配套测控系统，所述配套测控系统包括速度测控系统、温度测控系统、质量测控系统、流量测控系统、图像测量系统、辐射测量系统和操作系统，

所述速度测控系统包括可竖直移动的竖杆、可水平移动的径向位移装置、皮托管、压差计和数据处理装置，所述竖杆固定在所述火源支撑架上，所述径向位移装置设置在所述竖杆上，所述皮托管和所述压差计均设置在所述径向位移装置上且与所述数据处理装置信号连接，

所述温度测控系统包括与所述数据处理装置信号连接的热电偶，所述热电偶设置在所述皮托管上，

所述辐射测量系统包括布置于所述实验台的水平方向及竖直方向上的辐射热流计，所述辐射热流计与所述数据处理装置信号连接，

所述质量测控系统由油罐、电子天平、第一升降台及蠕动泵组成，所述油罐放置在所述电子天平上，所述电子天平的高度由所述第一升降台调节，将所述火源与所述油罐的内层保持在同一高度上，所述蠕动泵用于向所述油罐的内层供油，

所述流量测控系统包括流量阀、质量流量控制器、回火阻止器、汇流排及气瓶，所述气瓶通过连通管道与所述火源连通，所述连通管道上设置有所述流量阀、所述质量流量控制器、所述回火阻止器和所述汇流排，

所述图像测量系统包括用于记录火焰形态的摄像机和第二升降台，所述摄像机设置在所述第二升降台上。

3.根据权利要求1所述的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，其特征在于，所述火源为油盘或者燃烧器。

4.根据权利要求1所述的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，其特征在于，所述实验台包括圆形钢板和圆形木板，所述圆形木板设置在所述圆形钢板的上方，所述圆形钢板和所述圆形木板的中心开设相同直径的圆形槽且对正设置放置所述火源。

5.根据权利要求1所述的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，其特征在于，所述底座包括第一环形钢板、第二环形钢板、第一型钢立柱和锚栓，所述第一环形钢板与所述回转支撑的内圈固定连接，所述第一环形钢板的底部通过多个所述第一型钢支柱与所述第二环形钢板固定连接，所述第二环形钢板上设置有多个所述锚栓且通过所述锚栓与混凝土地面固定连接。

6.根据权利要求5所述的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，其特征在于，所述伺服电机固定在方向钢板上，所述方形钢板通过多个第二型钢立柱固定在所述第二环形钢板上。

7.根据权利要求1所述的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，其特征在于，所述骨架包括三根立柱，所述立柱沿竖直方向设置在所述纱幕上，每根所述立柱连接有一个所述横梁。

8.根据权利要求1所述的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，其特征在于，所述水平支架在竖直方向上设置有多个，

每个所述水平支架上呈环形设置有多组与其配合使用的所述轨道、所述轴向稳定轮、所述径向稳定轮和所述横梁。

9.根据权利要求1所述的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，其特征在于，所述旋转纱幕在竖直方向上设置有多个且可独立拆装连接。

10.根据权利要求9所述的转速在0～50RPM范围任意设定的火旋风实验装置，其特征在于，每个所述旋转纱幕均可打开π/4的弧度开口。