CN114062587A - 引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，包括：横向风系统、模拟气体火源系统、模拟油池火源系统、支撑平台和数据采集系统；横向风系统用以在启动时生成横向环境风；模拟气体火源系统用以生成目标火源，模拟油池火源系统用以生成被引燃火源；风速采集单元对应横向风系统设置，以采集横向环境风的风速，质量测量单元对应模拟油池火源系统设置，以采集模拟油池火源系统中火源的质量损失值，温度测量单元对应模拟油池火源系统设置，以采集模拟油池火源系统的温度信息，视频采集单元采集引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验的视频数据；能够进行有效模拟，为引燃离散可燃物形成多火源研究提供有效的实验数据。
Description
技术领域
本发明涉及森林火行为研究技术领域，特别涉及一种引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置。
背景技术
近年来，世界各地森林火灾事故频发，严重威胁人类生命安全、社会经济和生态环境。
在环境、地形等因素影响下，森林地表可燃物呈现连续可燃物和离散可燃物两种类型。连续可燃物燃烧通常形成地表火蔓延，而离散可燃物可由飞火和热辐射两种情况被引燃，进而形成多火源燃烧现象。
相关技术中，多针对地表火蔓延行为，极为有限的多火源行为研究缺乏对多火源形成原因进行分析，对于引燃离散可燃物形成多火源燃烧，仍缺乏有效地模拟和研究。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，能够对引燃离散可燃物形成多火源燃烧行为进行有效模拟，为引燃离散可燃物形成多火源研究提供有效的实验数据。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，包括：横向风系统、模拟气体火源系统、模拟油池火源系统、支撑平台和数据采集系统；其中，所述横向风系统设置在所述支撑平台的一端，所述横向风系统用以在启动时生成横向环境风；所述模拟气体火源系统和所述模拟油池火源系统沿所述横向环境风的流动方向顺序安装在所述支撑平台上，所述模拟气体火源系统用以生成目标火源，所述模拟油池火源系统用以生成被引燃火源；所述数据采集系统包括风速采集单元、质量测量单元、温度测量单元和视频采集单元，所述风速采集单元对应所述横向风系统设置，以采集所述横向环境风的风速，所述质量测量单元对应所述模拟油池火源系统设置，以采集所述模拟油池火源系统中火源的质量损失值，所述温度测量单元对应所述模拟油池火源系统设置，以采集所述模拟油池火源系统的温度信息，所述视频采集单元设置在所述支撑平台一侧，以采集引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验的视频数据。
根据本发明实施例的引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，通过设置横向风系统、模拟气体火源系统、模拟油池火源系统、支撑平台和数据采集系统；其中，所述横向风系统设置在所述支撑平台的一端，所述横向风系统用以在启动时生成横向环境风；所述模拟气体火源系统和所述模拟油池火源系统沿所述横向环境风的流动方向顺序安装在所述支撑平台上，所述模拟气体火源系统用以生成目标火源，所述模拟油池火源系统用以生成被引燃火源；所述数据采集系统包括风速采集单元、质量测量单元、温度测量单元和视频采集单元，所述风速采集单元对应所述横向风系统设置，以采集所述横向环境风的风速，所述质量测量单元对应所述模拟油池火源系统设置，以采集所述模拟油池火源系统中火源的质量损失值，所述温度测量单元对应所述模拟油池火源系统设置，以采集所述模拟油池火源系统的温度信息，所述视频采集单元设置在所述支撑平台一侧，以采集引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验的视频数据；从而实现对引燃离散可燃物形成多火源燃烧行为进行有效模拟，为引燃离散可燃物形成多火源研究提供有效的实验数据。
另外，根据本发明上述实施例提出的引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置还可以具有如下附加的技术特征：
可选地，所述横向风系统包括轴流风机、整流风管和风洞；所述轴流风机、所述整流风管和所述风洞按序连接，所述轴流风机、所述整流风管和所述风洞相配合以生成风速均匀且大小可调的横向环境风。
可选地，所述支撑平台包括多个伸缩支架、水平横杆和顶部水平板；所述多个伸缩支架连接所述顶部水平板下部，以对所述顶部水平板进行支撑，并在伸缩时对所述顶部水平板的高度进行调节；所述水平横杆用以连接相邻两个所述伸缩支架；所述顶部水平板上设置有凹槽，所述凹槽用以安装所述模拟气体火源系统和所述模拟油池火源系统。
可选地，所述风速采集单元安装在所述风洞的出风口。
可选地，所述模拟气体火源系统包括下部支撑架、整流空腔和供气管；所述下部支撑架连接所述整流空腔的下部，以支撑所述整流空腔；所述整流空腔顶部开口，所述整流空腔底部设置有供气孔，所述供气孔连接所述供气管，所述供气管用以建立所述整流空腔与外部气体容器之间的连接。
可选地，所述模拟油池火源系统包括油盘、伸缩支撑杆和底部支撑板；所述伸缩支撑杆分别固定连接所述油盘的底部和所述底部支撑板的顶部。
可选地，所述质量测量单元安装在所述底部支撑板下方，所述质量测量单元和所述底部支撑板之间设置有防火板。
可选地，所述温度测量单元包括第一热电偶、第二热电偶和第三热电偶；所述第一热电偶设置在所述油盘侧壁上，以测量所述油盘的侧壁温度；所述第二热电偶设置在所述油盘腔体内，以测量所述油盘中液体内部温度；所述第三热电偶设置在所述油盘上方，以测量油盘液面上方温度。
附图说明
图1为根据本发明实施例的引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置的结构示意图；
图2为根据本发明实施例的支撑平台的结构示意图；
图3为根据本发明实施例的模拟气体火源系统的结构示意图；
图4为根据本发明实施例的模拟油池火源系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
相关技术中，多针对地表火蔓延行为，极为有限的多火源行为研究缺乏对多火源形成原因进行分析，对于引燃离散可燃物形成多火源燃烧，仍缺乏有效地模拟和研究；根据本发明实施例的引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，通过设置横向风系统、模拟气体火源系统、模拟油池火源系统、支撑平台和数据采集系统；其中，所述横向风系统设置在所述支撑平台的一端，所述横向风系统用以在启动时生成横向环境风；所述模拟气体火源系统和所述模拟油池火源系统沿所述横向环境风的流动方向顺序安装在所述支撑平台上，所述模拟气体火源系统用以生成目标火源，所述模拟油池火源系统用以生成被引燃火源；所述数据采集系统包括风速采集单元、质量测量单元、温度测量单元和视频采集单元，所述风速采集单元对应所述横向风系统设置，以采集所述横向环境风的风速，所述质量测量单元对应所述模拟油池火源系统设置，以采集所述模拟油池火源系统中火源的质量损失值，所述温度测量单元对应所述模拟油池火源系统设置，以采集所述模拟油池火源系统的温度信息，所述视频采集单元设置在所述支撑平台一侧，以采集引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验的视频数据；从而实现对引燃离散可燃物形成多火源燃烧行为进行有效模拟，为引燃离散可燃物形成多火源研究提供有效的实验数据。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
图1为根据本发明实施例的引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置的结构示意图，如图1所示，该引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置包括：横向风系统10、模拟气体火源系统20、模拟油池火源系统30、支撑平台40和数据采集系统50。
其中，横向风系统10设置在支撑平台40的一端，横向风系统10用以在启动时生成横向环境风。
可以理解，横向风系统10的设置方式可以有多种，作为一种示例，如图1所示，横向风系统10包括轴流风机11、整流风管12和风洞13；轴流风机11、整流风管12和风洞13按序连接；从而，通过轴流风机11、整流风管12和风洞13之间的配合可以对横向环境风的大小进行调整，并使得横向环境风风速均匀。
模拟气体火源系统20和模拟油池火源系统30沿横向环境风的流动方向顺序安装在支撑平台40上，模拟气体火源系统20用以生成目标火源，模拟油池火源系统30用以生成被引燃火源；数据采集系统50包括风速采集单元51、质量测量单元52、温度测量单元53和视频采集单元54，风速采集单元51对应横向风系统设置(相应地，当横向风系统10采用如上述的方式设置时，则风速采集单元51安装在风洞13的出风口处，以对出风口处的风速进行采集)，以采集横向环境风的风速，质量测量单元52对应模拟油池火源系统设置，以采集模拟油池火源系统中火源的质量损失值，温度测量单元53对应模拟油池火源系统设置，以采集模拟油池火源系统的温度信息，视频采集单元54设置在支撑平台一侧，以采集引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验的视频数据。
其中，支撑平台40的设置方式可以有多种。
在一些实施例中，如图2所示，支撑平台40包括多个伸缩支架41、水平横杆42和顶部水平板43；多个伸缩支架41连接顶部水平板43下部，以对顶部水平板43进行支撑，并在伸缩时对顶部水平板43的高度进行调节；水平横杆42用以连接相邻两个伸缩支架41；顶部水平板43上设置有凹槽44，凹槽44用以安装模拟气体火源系统20和模拟油池火源系统30。
需要说明的是，为了防止支撑平台在进行引燃实验过程中造成损害，优选地，采用耐高温防火材料进行顶部水平板43的制作，以防止其在引燃实验过程中造成损坏。
在一些实施例中，如图3所示，模拟气体火源系统20包括：下部支撑架21、整流空腔22和供气管23；其中，下部支撑架21连接整流空腔22的下部，以支撑整流空腔22；而整流空腔22顶部开口，其底部设置有供气孔221，该供气孔221连接供气管23，通过该供气管23，整流空腔22与外部气体容器之间连接。可以理解，由于整流空腔22顶部开口，可以保证经过整流空腔22的气体均匀流出。
优选地，为了便于对目标火源高度的调整，可以将支撑架21设置为可伸缩的形式(例如，设置为两根相互可移动的套杆，或者，相互可移动的卡合组件等。)；其中，支撑架21与整流空腔22之间的连接方式可以有多种；例如，通过一根支撑架21连接整流空腔22底部或侧壁；或者，通过多根支撑架21连接整流空腔22的底部或侧壁，在此，不对支撑架21与整流空腔22之间的连接方式进行限制。
在一些实施例中，如图4所示，模拟油池火源系统30包括油盘31、伸缩支撑杆32和底部支撑板33；所述伸缩支撑杆32分别固定连接所述油盘31的底部和所述底部支撑板33的顶部。
在一些实施例中，质量测量单元52安装在底部支撑板33下方，而为了防止目标火源或被引燃火源对质量测量单元52造成损坏，质量测量单元52和所底部支撑板33之间设置有防火板(图中未示出)。
在一些实施例中，温度测量单元53包括第一热电偶、第二热电偶和第三热电偶；第一热电偶设置在油盘侧壁上，以测量油盘的侧壁温度；第二热电偶设置在油盘腔体内，以测量油盘中液体内部温度；第三热电偶设置在油盘上方，以测量油盘液面上方温度。
需要说明的是，优选地，模拟气体火源系统20的气体燃料选用天然气和丙烷；而模拟油池火源系统30的液体燃料选用甲醇和正庚烷。
可以理解，通过上述装置，可以有效获取实验过程中的风速、被引燃火源的质量损失值、温度变化值和火焰形态(通过视频采集单元54)，从而，这一系列的火灾关键参数可以为引燃离散可燃物形成多火源研究提供有效的实验数据。
综上所述，根据本发明实施例的引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，通过设置横向风系统、模拟气体火源系统、模拟油池火源系统、支撑平台和数据采集系统；其中，所述横向风系统设置在所述支撑平台的一端，所述横向风系统用以在启动时生成横向环境风；所述模拟气体火源系统和所述模拟油池火源系统沿所述横向环境风的流动方向顺序安装在所述支撑平台上，所述模拟气体火源系统用以生成目标火源，所述模拟油池火源系统用以生成被引燃火源；所述数据采集系统包括风速采集单元、质量测量单元、温度测量单元和视频采集单元，所述风速采集单元对应所述横向风系统设置，以采集所述横向环境风的风速，所述质量测量单元对应所述模拟油池火源系统设置，以采集所述模拟油池火源系统中火源的质量损失值，所述温度测量单元对应所述模拟油池火源系统设置，以采集所述模拟油池火源系统的温度信息，所述视频采集单元设置在所述支撑平台一侧，以采集引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验的视频数据；从而实现对引燃离散可燃物形成多火源燃烧行为进行有效模拟，为引燃离散可燃物形成多火源研究提供有效的实验数据。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，其特征在于，包括：横向风系统、模拟气体火源系统、模拟油池火源系统、支撑平台和数据采集系统；
其中，所述横向风系统设置在所述支撑平台的一端，所述横向风系统用以在启动时生成横向环境风；
所述模拟气体火源系统和所述模拟油池火源系统沿所述横向环境风的流动方向顺序安装在所述支撑平台上，所述模拟气体火源系统用以生成目标火源，所述模拟油池火源系统用以生成被引燃火源；
所述数据采集系统包括风速采集单元、质量测量单元、温度测量单元和视频采集单元，所述风速采集单元对应所述横向风系统设置，以采集所述横向环境风的风速，所述质量测量单元对应所述模拟油池火源系统设置，以采集所述模拟油池火源系统中火源的质量损失值，所述温度测量单元对应所述模拟油池火源系统设置，以采集所述模拟油池火源系统的温度信息，所述视频采集单元设置在所述支撑平台一侧，以采集引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验的视频数据。
2.如权利要求1所述的引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，其特征在于，所述横向风系统包括轴流风机、整流风管和风洞；
所述轴流风机、所述整流风管和所述风洞按序连接，所述轴流风机、所述整流风管和所述风洞相配合以生成风速均匀且大小可调的横向环境风。
3.如权利要求1所述的引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，其特征在于，所述支撑平台包括多个伸缩支架、水平横杆和顶部水平板；
所述多个伸缩支架连接所述顶部水平板下部，以对所述顶部水平板进行支撑，并在伸缩时对所述顶部水平板的高度进行调节；
所述水平横杆用以连接相邻两个所述伸缩支架；
所述顶部水平板上设置有凹槽，所述凹槽用以安装所述模拟气体火源系统和所述模拟油池火源系统。
4.如权利要求2所述的引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，其特征在于，所述风速采集单元安装在所述风洞的出风口。
5.如权利要求1所述的引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，其特征在于，所述模拟气体火源系统包括下部支撑架、整流空腔和供气管；
所述下部支撑架连接所述整流空腔的下部，以支撑所述整流空腔；
所述整流空腔顶部开口，所述整流空腔底部设置有供气孔，所述供气孔连接所述供气管，所述供气管用以建立所述整流空腔与外部气体容器之间的连接。
6.如权利要求1所述的引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，其特征在于，所述模拟油池火源系统包括油盘、伸缩支撑杆和底部支撑板；所述伸缩支撑杆分别固定连接所述油盘的底部和所述底部支撑板的顶部。
7.如权利要求6所述的引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，其特征在于，所述质量测量单元安装在所述底部支撑板下方，所述质量测量单元和所述底部支撑板之间设置有防火板。
8.如权利要求6所述的引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置，其特征在于，所述温度测量单元包括第一热电偶、第二热电偶和第三热电偶；
所述第一热电偶设置在所述油盘侧壁上，以测量所述油盘的侧壁温度；
所述第二热电偶设置在所述油盘腔体内，以测量所述油盘中液体内部温度；
所述第三热电偶设置在所述油盘上方，以测量油盘液面上方温度。
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2021
- 2021-10-21 CN CN202111237172.7A patent/CN114062587A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105551361A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-05-04 | 中国石油大学(华东) | 一种环境风作用下宽阔水面油池火燃烧模拟装置 |
| CN110930850A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-03-27 | 中国科学技术大学 | 一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置 |
| CN113077673A (zh) * | 2021-03-10 | 2021-07-06 | 西南交通大学 | 一种非对称双气体火源火焰融合实验模拟装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| RICKARD HANSEN ETAL: "Heat release rates of multiple objects at varying distances", 《FIRE SAFETY JOURNAL》 * |
| 李博: "侧向风作用下的双火源相互作用燃烧特性研究", 《中国知网 中国知识基础设施工程》 * |
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Application publication date: 20220218 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |