CN115114779B - 气体灭火剂喷射流动特性的分析方法及其终端、存储介质 - Google Patents

气体灭火剂喷射流动特性的分析方法及其终端、存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN115114779B
CN115114779B CN202210729134.1A CN202210729134A CN115114779B CN 115114779 B CN115114779 B CN 115114779B CN 202210729134 A CN202210729134 A CN 202210729134A CN 115114779 B CN115114779 B CN 115114779B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fire extinguishing
bottle
extinguishing agent
pressure
extinguishing bottle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210729134.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115114779A (zh
Inventor
陆松
袁昌宇
马伟通
刘邵南
张和平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN202210729134.1A priority Critical patent/CN115114779B/zh
Publication of CN115114779A publication Critical patent/CN115114779A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115114779B publication Critical patent/CN115114779B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
    • A62D1/0092—Gaseous extinguishing substances, e.g. liquefied gases, carbon dioxide snow
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/08—Fluids
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/14—Pipes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/02—Reliability analysis or reliability optimisation; Failure analysis, e.g. worst case scenario performance, failure mode and effects analysis [FMEA]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/08—Thermal analysis or thermal optimisation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Fire-Extinguishing By Fire Departments, And Fire-Extinguishing Equipment And Control Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及气体灭火剂喷射流动特性的分析方法及其终端、存储介质，该分析方法首先初始化各项参数，然后通过灭火剂瓶充填定量的气体灭火剂，再向灭火瓶内充填惰性气体，由此在灭火瓶内形成特定的两相流体系。再然后连通灭火瓶与输送管路，使两相流体系由灭火瓶向输送管路喷射，并开始实时采集状态数据：灭火瓶内的压力及温度数据，以及输送管路上各个节点处的图像、温度数据及压力数据。最后获取采集到的状态数据，并根据节点信息和样本属性对采集到的所有状态数据进行分类整理。该分析方法可分析灭火瓶内特定的两相流体系在输送管路内的喷射流动特性，从而可对优化灭火系统管路设计提供数据支撑以及理论基础，进而可提高发动机舱的灭火效率。

Description

气体灭火剂喷射流动特性的分析方法及其终端、存储介质
技术领域
本发明涉及气体灭火剂流动特性研究领域，特别是涉及气体灭火剂喷射流动特性的分析方法及其终端、存储介质。
背景技术
由于飞机发动机舱存在电路和高温表面(点火源)，舱内管路储存液压油和燃油(可燃物)，且舱内气体流速较快(氧化物)，以及机舱结构复杂等特性，发动机舱火灾是最为频发的飞机火灾，其危险性巨大。
为保障飞机及乘客安全，飞机配备固定式灭火系统，主要由灭火剂管路、灭火瓶和灭火剂组成。而气体灭火剂灭火效能高、扩散效果好、灭火后不造成二次污染，是飞机灭火系统的首选灭火剂。为提高喷射效率，常采用惰性气体加压灭火瓶，气体灭火剂以液态形式储存在灭火瓶内。灭火剂在管内流动呈现出气液两相流态。
然而，气液两相流的灭火剂在灭火系统管路中的流动特性复杂，而灭火剂流动特性是灭火系统开发、设计及规范制定的重要依据。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中，气体灭火剂所形成的两相流体系在灭火系统管路中的流动特性复杂且难以分析，从而对优化灭火系统管路设计以提高发动机舱的灭火效率造成限制的技术问题，本发明提供气体灭火剂喷射流动特性的分析方法及其终端、存储介质。
本发明公开一种气体灭火剂喷射流动特性的分析方法，其利用与灭火瓶连通的输送管路，分析灭火瓶内特定的两相流体系在输送管路内的喷射流动特性，分析方法包括：
S1.初始化各项参数。其中，各项参数的初始化方法包括如下步骤：
S11.选取特定管道作为输送管路的模拟设计对象。
S12.设定灭火瓶内的两相流体系的样本属性参数。其中，样本属性参数包括灭火瓶内的灭火剂及惰性气体的种类、灭火剂质量，以及灭火剂和惰性气体二者在灭火瓶内混合后的压力。
S13.在输送管路上确定图像采集点的节点数量及其位置。
S14.在输送管路上确定温度采集点和压力采集点的节点数量及其位置。S2.向灭火瓶内充填定量的气体灭火剂。
其中，通过灭火剂瓶向灭火瓶内充填定量的气体灭火剂的具体过程为：
S21.实时获取灭火瓶的质量以及内部压力。
S22.将灭火瓶的入口与一个灭火剂瓶连通。
S23.利用灭火剂瓶持续对灭火瓶内充填气体灭火剂。
S24.判断充填后的灭火瓶的质量是否达到一个预设质量值。当灭火瓶的质量达到预设质量值时，判定灭火剂充填完毕。当灭火瓶的质量未达到预设质量值时，执行步骤S25。
S25.判断灭火瓶内压力是否达到灭火剂瓶内压力。当灭火瓶内压力达到灭火剂瓶内压力时，执行步骤S26。当灭火瓶内压力未达到灭火剂瓶内压力时，返回步骤S23以持续对灭火瓶充填气体灭火剂，直至灭火瓶的质量达到预设质量值。
S26.断开灭火瓶与灭火剂瓶的连通，并释放灭火瓶内的部分气态的气体灭火剂，以使灭火瓶内压力下降一个预设压力值一后，返回步骤S22以重新连通灭火瓶与灭火剂瓶。
其中，在释放部分气态的气体灭火剂时，满足：灭火瓶内的部分气态的气体灭火剂的释放速度v1，大于释放时灭火瓶内的液态灭火剂的挥发速度v2。
S3.向灭火瓶内充填惰性气体，由此在灭火瓶内形成特定的两相流体系。
S4.连通灭火瓶与输送管路，以使两相流体系由灭火瓶向输送管路喷射，并同时开始实时采集状态数据：灭火瓶内的压力及温度数据，以及输送管路上各个节点处的图像、温度数据及压力数据。
S5.获取采集到的状态数据，并根据节点信息和样本属性对采集到的所有状态数据进行分类整理。
在其中一个实施例中，步骤S3中，向灭火瓶内充填惰性气体的具体过程为：
S31.实时获取灭火瓶的内部压力。
S32.持续对灭火瓶充填惰性气体。
S33.判断灭火瓶的内部压力是否达到一个预设压力值二。当灭火瓶的内部压力达到预设压力值二时，执行步骤S35。当灭火瓶的内部压力未达到预设压力值时，返回步骤S32。
S35.暂停对灭火瓶内惰性气体的充填，并将灭火瓶静置一个预设时间段。
S36.判断灭火瓶的内部压力是否低于预设压力值二。当灭火瓶的内部压力低于预设压力值时二，返回步骤S32以继续对灭火瓶充填惰性气体。当灭火瓶的内部压力不低于预设压力值二时，判定惰性气体充填完毕。
在其中一个实施例中，步骤S32中，通过连通灭火瓶与一个惰性气体瓶以实现对灭火瓶进行惰性气体的充填。
在其中一个实施例中，步骤S21中，通过称量组件实时获取灭火瓶的质量。
在其中一个实施例中，样本属性参数还包括：灭火剂和惰性气体在灭火瓶内混合后的温度。步骤S4中，通过样本状态检测组件，以实时采集灭火剂和惰性气体在灭火瓶内混合后的压力数据以及温度数据。
在其中一个实施例中，步骤S4中，通过图像获取模块采集输送管路上各个节点处的图像。
在其中一个实施例中，步骤S4中，通过温度获取模块采集输送管路上各个节点处的温度数据。
在其中一个实施例中，步骤S4中，通过压力获取模块采集输送管路上各个节点处的压力数据。
本发明还公开一种计算机终端，其包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算器程序，处理器执行程序时实现上述任意一项气体灭火剂喷射流动特性的分析方法的步骤。
本发明还公开一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时，实现上述任意一项气体灭火剂喷射流动特性的分析方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
1.该分析方法可分析灭火瓶内特定的两相流体系在输送管路内的喷射流动特性，从而可对优化灭火系统管路设计提供数据支撑以及理论基础，进而可提高发动机舱的灭火效率。该分析方法首先初始化分析实验所需的各项参数，再对灭火瓶进行充剂加压阶段，然后进行模拟喷射实验，在模拟喷射的过程中由采集到获取，最后分析整理输送管路以及灭火瓶的各项数据，从而对灭火瓶内的两相流体系喷射到输送管路时的流动特性进行探究分析。并且在充剂加压阶段提供了具体的调试方法，通用性更强。还可以根据该分析方法搭建不同的分析系统或设备，具有良好的普适性。
2.该分析方法提供了向灭火瓶内填充大剂量气体灭火剂的填充方法，保证了实验条件的一致性，可用于开展指定填充量下气体灭火剂的喷射实验，研究填充密度对灭火系统性能的影响。
3.该分析方法提供了向灭火瓶内充填惰性气体以形成二相流体系的方法，由于惰性气体在液相灭火剂中的溶解性，首次填充至指定压力后，惰性气体的溶解会引起灭火瓶内的压力降低。该分析方法提供的充填方法可以保证惰性气体的溶解完全，进而保证喷射实验的可重复性和准确性。
附图说明
图1为本发明实施例1中气体灭火剂喷射流动特性的分析方法的流程图；
图2为本发明实施例1中灭火瓶连通输送管路的简化示意图；
图3为本发明实施例1中向灭火瓶内充填定量的气体灭火剂的具体流程图；
图4为本发明实施例1中向灭火瓶内充填惰性气体的具体流程图；
图5为本发明实施例4中气体灭火剂喷射流动特性的分析系统的立体结构示意图；
图6为图5中灭火瓶与输送管路连接时的主视图；
图7为图6中观察室的立体结构示意图；
图8为图6中高速摄像机、补光激光器与输送管路的相对位置俯视示意图；
图9为图6中温度传感器一、压力传感器一与输送管路的安装示意图；
图10为图5中填充组件以及样本状态检测组件的示意图
图11为图5中手动球阀二、观察室、输送管路以及灭火瓶的相对位置示意图；
图12为本实施例4中灭火瓶、固定支架以及称量组件的立体结构示意图；
图13为图12中固定支架以及灭火瓶的立体结构示意图。
主要元件符号说明
1、灭火瓶；2、输送管路；3、观察室；31、样本腔；32、观察窗；41、高速摄像机；42、补光激光器；51、温度传感器一；61、压力传感器一；71、四通接头一；721、手动球阀一；731、三通接头一；732、三通接头二；74、泄压阀；812、温度传感器二；822、压力传感器二；83、压力示表；92、手动球阀二；10、气动球阀；11、电子吊秤；12、吊绳；13、固定支架。
以上主要元件符号说明结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请参阅图1和图2，本实施例提供一种气体灭火剂喷射流动特性的分析方法，其利用与灭火瓶1连通的输送管路2，分析灭火瓶1内特定的两相流体系在输送管路2内的喷射流动特性，该分析方法包括步骤S1至S5。
S1.初始化各项参数。其中，各项参数的初始化方法包括如下步骤：
S11.选取特定管道作为输送管路2的模拟设计对象。输送管路2可以模拟设计出不同类型管道的输送状态。
S12.设定灭火瓶1内的两相流体系的样本属性参数。其中，样本属性参数包括灭火瓶1内的灭火剂及惰性气体的种类、灭火剂质量，以及灭火剂和惰性气体二者在灭火瓶1内混合后的压力以及温度。本实施例中，灭火剂种类可选择不同沸点或不同灭火特性的气体灭火剂，惰性气体种类也可选用不同密度或其他化学特性稳定的惰性气体，如氮气等。
S13.在输送管路2上确定图像采集点的节点数量及其位置。本实施例中，可通过控制变量的方式，设置图像采集节点数量以及节点位置。可以设置单个节点，在喷射过程中采集该节点不同时间的图像，从而可分析图像随时间变化的规律。也可设置多个节点，在喷射过程中同时采集不同节点处的图像，从而可分析图像随位置变化的的规律。还可以将上述两种方式结合。
S14.在输送管路2上确定温度采集点和压力采集点的节点数量及其位置。本实施例中，也可通过上述控制变量的方式，设置温度/压力采集节点的数量以及位置。具体原理如上述的图像采集相似，在此不再赘述。需要说明的是，温度、压力、图像三者的采集节点可设置在同一处，相互对应。也可将温度和压力二者的采集节点设置在一处，图像的采集节点设置在别处，具体情况根据使用者的分析对象而定。
S2.向灭火瓶1内充填定量的气体灭火剂。
请参阅图3，通过灭火剂瓶向灭火瓶1内充填定量的气体灭火剂的具体过程为：
S21.实时获取灭火瓶1的质量以及内部压力。本实施例中，可通过称量组件实时获取灭火瓶1的质量。称量组件可以是电子秤或其他称重装置。
S22.将灭火瓶1的入口与一个灭火剂瓶连通。
S23.利用灭火剂瓶持续对灭火瓶1内充填气体灭火剂。
S24.判断充填后的灭火瓶1的质量是否达到一个预设质量值。当灭火瓶1的质量达到预设质量值时，判定灭火剂充填完毕。当灭火瓶1的质量未达到预设质量值时，执行步骤S25。
S25.判断灭火瓶1内压力是否达到灭火剂瓶内压力。当灭火瓶1内压力达到灭火剂瓶内压力时，执行步骤S26。当灭火瓶1内压力未达到灭火剂瓶内压力时，返回步骤S23以持续对灭火瓶1充填气体灭火剂，直至灭火瓶1的质量达到预设质量值。
S26.断开灭火瓶1与灭火剂瓶的连通，并释放灭火瓶1内的部分气态的气体灭火剂，以使灭火瓶1内压力下降一个预设压力值一后，返回步骤S22以重新连通灭火瓶1与灭火剂瓶。
其中，在释放部分气态的气体灭火剂时，满足：灭火瓶1内的部分气态的气体灭火剂的释放速度v1，大于释放时灭火瓶1内的液态灭火剂的挥发速度v2，已实现灭火瓶1内的压力下降。这里需要补充说明的是，当液相灭火剂沸腾气化时，温度降低，蒸汽压同样减小，例如Halon1301这种典型的气体灭火剂为例，其液体比热容在25℃时为0.962kJ/(kg·K)，远小于其比汽化热(117.72kJ/kg)。
本实施例中，在充填气体灭火剂过程中，气体灭火剂瓶内压力为气体灭火剂蒸汽压P1，其值与温度有关，可利用基于安托因(Antoine)的经验公式进行计算：
式中，T为灭火剂温度，单位为K；A、B、C、D、E为与灭火剂种类有关的常数。当灭火瓶1内压力达到P1后，灭火剂停止填充，此时灭火瓶1内除了灭火剂蒸汽外，还存在部分液态灭火剂，若此时灭火瓶1内填充的气体灭火剂质量未达到要求，断开气体灭火剂瓶与灭火瓶1的连通，并打开灭火瓶1的排气孔，在压力作用下，气态灭火剂从灭火瓶1排出，瓶内压力下降后，通过连通气体灭火剂瓶与灭火瓶1，填充灭火剂，重复上述操作，直至电子吊秤11在填充前与填充后的示数变化等于所需充填的灭火剂质量时(即灭火瓶1到达预设质量值的质量)，停止气体灭火剂瓶与灭火瓶1的连通，气体灭火剂填充完成。这里需要说明的是，可以气体灭火剂瓶可通过管道与灭火瓶1的入口连通，通过在管道上设置阀门可以实现气体灭火剂瓶内与灭火瓶1内的连通或断开，阀门可以采用电磁阀门，进而方便由控制器控制。另外，可通过在灭火瓶1顶部设置四通或多通接头，并在多个接口处设置电磁阀，即可实现断开气体灭火剂瓶与灭火瓶1断开连通的同时，释放灭火瓶1内的压力；还可以通过多通接头实现下文中充填惰性气体的功能。
S3.向灭火瓶1内充填惰性气体，由此在灭火瓶1内形成特定的两相流体系。
请参阅图4，本实施例中，向灭火瓶1内充填惰性气体的具体过程可以为步骤S31～S36。即：
S31.实时获取灭火瓶1的内部压力。
S32.持续对灭火瓶1充填惰性气体。本实施例中，可通过将灭火瓶1与一个惰性气体瓶连通，以实现对灭火瓶1进行惰性气体瓶的充填。
S33.判断灭火瓶1的内部压力是否达到一个预设压力值二。当灭火瓶1的内部压力达到预设压力值二时，执行步骤S35。当灭火瓶1的内部压力未达到预设压力值时，返回步骤S32。
S35.暂停对灭火瓶1内惰性气体的充填，并将灭火瓶1静置一个预设时间段。
S36.判断灭火瓶1的内部压力是否低于预设压力值二。当灭火瓶1的内部压力低于预设压力值时二，返回步骤S32以继续对灭火瓶1充填惰性气体。当灭火瓶1的内部压力不低于预设压力值二时，判定惰性气体充填完毕。
本实施例中，惰性气体瓶与灭火瓶1连通后，在填充惰性气体过程中，实时采集灭火瓶1内的气相压力数据，随着灭火瓶1的内部压力升高，气态灭火剂在压力作用下逐渐液化，当灭火瓶1内压力达到指定压力(即预设压力值)后，灭火剂主要以液态形式储存在灭火瓶1中，此时可断开惰性气体瓶与灭火瓶1的连通，经过静置的一段时间后，充填的惰性气体会溶解于液态灭火剂中，灭火瓶1的内部压力会明显下降。惰性气体溶解于液态气体灭火剂中的摩尔分数xA与压力有关，可基于以下公式计算：
xA＝F+HP+GP2
式中，P为灭火瓶1内压力，单位为bar；A，F、H、G为与灭火剂和惰性气体种类有关的常数。观察到惰性气体溶解引起的灭火瓶1内压力降低后，可通过重新连通惰性气体瓶与灭火瓶1，充填惰性气体至指定压力，再次断开连通后静置，观察压力是否下降。重复上述操作，直至灭火瓶1内压力稳定至实验指定压力(即预设压力值二)，停止充填惰性气体，惰性气体充填完成。
S4.连通灭火瓶1与输送管路2，以使两相流体系由灭火瓶1向输送管路2喷射，并同时开始实时采集状态数据：灭火瓶1内的压力及温度数据，以及输送管路2上各个节点处的图像、温度数据及压力数据。
本实施例中，可通过样本状态检测组件，实时采集灭火剂和惰性气体在灭火瓶1内混合后的压力数据以及温度数据。可通过图像获取模块采集输送管路2上各个节点处的图像。通过温度获取模块采集输送管路2上各个节点处的温度数据。通过压力获取模块采集输送管路2上各个节点处的压力数据。
S5.获取采集到的状态数据，并根据节点信息和样本属性对采集到的所有状态数据进行分类整理。
实施例2
本实施例提供一种计算机终端，其包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算器程序。
该计算机终端可以是能够执行程序的智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器(包括独立的服务器，或者多个服务器所组成的服务器集群)等。
处理器在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器通常用于控制计算机设备的总体操作。本实施例中，处理器用于运行存储器中存储的程序代码或者处理数据。处理器执行程序时可实现实施例1中气体灭火剂喷射流动特性的分析方法的步骤，进而完成对两相流体系由灭火瓶1喷射到输送管路2的喷射流动特性的分析工作。
实施例3
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时，可实现实施例1中气体灭火剂喷射流动特性的分析方法的步骤。
该计算机可读存储介质可以包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储介质可以是计算机设备的内部存储单元，例如该计算机设备的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储介质也可以是计算机设备的外部存储设备，例如计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，存储介质还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器通常用于存储安装于计算机设备的操作系统和各类应用软件等。此外，存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
实施例4
请参阅图5和图6，本实施例提供一种气体灭火剂喷射流动特性的分析系统，其用于分析在特定管道输送条件下，管路上喷射出的两相流体系的温度、压力或流动状态，与灭火器内的两相流体系的样本属性间的关联关系。分析系统包括：灭火瓶1、输送管路2、至少一个观察室3、图像获取模块、温度获取模块、压力获取模块以及数据处理器。在本实施例中，分析系统还可以包括：填充组件、样本状态检测组件、手动球阀二92、气动球阀10、称量组件(图未示)和固定支架13(图未示)、气泵(图未示)、电磁阀门(图未示)以及双通道直流电源(图未示)。
灭火瓶1用于装填灭火剂及惰性气体，由此构成样本属性可调的两相流体系。本实施例中，灭火瓶1内的两相流体系的样本属性可以包括灭火剂及惰性气体的种类、质量，以及二者填充到灭火瓶1内部时的压力。其中，灭火剂为气体灭火剂，其种类可采用Halon1301，HFC-125和Halon 1211等气体灭火剂，惰性气体可采用氮气。置于二者的质量以及填充到灭火瓶1内部时的压力，可根据测试/分析的对象进行调整。
输送管路2用于模拟设计出的不同类型管道的输送状态。输送管路2与灭火瓶1的出口连通。输送管路2模拟出的特定管道，可以但不限于是直管、弯管的组合。如可通过圆直管与四通接口组合成单一圆直管管路，还可以通过直管、弯管、喷嘴与四通接口组合成含弯管与喷嘴的长灭火管路，还可以通过直管、弯管、喷嘴、三通接口与四通接口组合成含支管的灭火管路。进一步地，灭火管路具体可采用直线型、曲线型、折弯型、分叉型、网格状中的任意一种，也可以采用其中两种或两种以上的组合。本实施例中，输送管路2为直线型的单一圆直管。当然，在其他实施例中，输送管路2还可以设计成与飞机发动机舱内部相适应的骨架式形状。
请参阅图7，观察室3，也可叫做透明阀。观察室3为耐压设计，可通过接头接入到安装在输送管路2上的任意节点。观察室3的内部开设有前后贯穿的样本腔31。样本腔31的两端分别与输送管路2的上下游连通。观察室3包括至少两侧相对设置的观察窗32。观测窗用于观测样本腔31内部的流体扩散状态。本实施例中，样本腔31的内径与输送管路2的内径相同，从而可以准确地模拟输送管路2的内部空间，避免因内部形态变化而造成两相流体系流经此处时的流态发生偏差，提高了测量分析的准确性和可靠性。观察窗32在本实施例中可设置为两处，其分别对称设置在样本腔31的左右两侧，并且观察窗32可以由圆形的透明无色玻璃构成。
请参阅图8，图像获取模块用于透过观察室3采集输送管路2上任意节点处的图像。本实施例中，图像获取模块可包括至少一台高速摄像机41，还可以包括至少一台补光激光器42。高速摄像机41可布置于输送管路2的一侧。高速摄像机41与对应的补光激光器42之间可通过电缆连接，从而可同步激光频率以及拍摄帧率。图4中设置有两台高速摄像机41，一台高速摄像机41布置于输送管路2中段靠近首端的一侧，另一台高速摄像机41布置在输送管路2末端的延长线的一侧。
当观测点位于输送管路2中段时，可以将高速摄像机41布置在观察室3的一侧，高速摄像机41可通过观察室3的观察窗32拍摄对应样本腔31内的两相流体系的扩散状态图像。另外，当高速摄像机41安装在观察室3的一侧观察窗32处时，可以将补光激光器42安装在观察室3的另一侧观察窗32处，并使得补光激光器42发射的激光束穿过对应观察室3透射样本腔31内的两相流体系，最终到达高速摄像机41的感光元件上。
本实施例中，由于两相流体系在输送管路2内的喷射速度特别高，因此需要用到高速摄像机41对其捕捉拍摄。并且两相流体系在输送管路2内喷射流动时，原本呈液态的气体灭火剂由于暴露在大气中会逐渐气态，在气态过程中伴随大量气泡，整个流动状态较为复杂。而输送管路2内光线较暗，在两相流体系经过观察室3时，可通过设置与高速摄像机41对立的补光激光器42，对高速摄像机41拍摄的画面提供背光，从而使得拍摄出的画面更加清晰。另外，数据处理器可以调节高速摄像机41和对应的补光激光器42运行参数，以使得补光激光器42与高速摄像机41的频率同步。
请再次参阅图8，当观测点位于输送管路2末端时，可将高速摄像机41布置在输送管路2末端的延长线的一侧，并将高速摄像机41的取景方向正对延长线的起始段。这里需要说明的是，当确定观测点位置为管路末端时，两相流体系喷射到在输送管路2的外部空气中，此时由于脱离了输送管路2管体的遮蔽，高速摄像机41可以直接捕捉拍摄到较为清晰的成像，此处可以不设置补光激光器42。温度获取模块用于采集输送管路2上任意节点处的两相流体系的温度数据。本实施例中，温度获取模块可以包括分别与输送管路2上的各个节点相对应的多组温度传感器一51，温度传感器一51可采用热电阻，且热电阻探头可采用直降不大于6mm的护套保护，探头通过四通接头接入输送管路2内。
压力获取模块用于采集输送管路2上任意节点处的两相流体系的压力数据。本实施例中，压力获取模块可以包括分别与多组温度传感器一51位置对应的多组压力传感器一61。
请结合图9，温度传感器一51与压力传感器一61可以沿着输送管路2的延伸方向分布，且二者对称式安装在输送管路2同一节点的两侧。
数据处理器用于获取图像获取模块、温度获取模块、压力获取模块采集到的状态数据，并根据节点信息和样本属性对采集到的所有状态数据进行分类整理。本实施例中，数据处理器可以包括数据采集卡、接线盒、屏蔽电缆、计算机以及数据采集软件，各路传感器均可通过屏蔽电缆与接线盒相连接。
请参阅图10，填充组件可设置在灭火瓶1的入口处。填充组件可包括：输入段、四通接头一71、三通接头一731、三通接头二732以及泄压阀74。
输入段用于分别输送气体灭火剂和惰性气体进入灭火瓶1内。输入段上设置有手动球阀一721。本实施例中，手动球阀一721的一端可通过接头与灭火瓶1的入口连通，另一端可与灭火剂瓶、惰性气体瓶或实验环境连通。
四通接头一71的其中一个接口与灭火瓶1的入口相连通，另外两个接口分别与三通接头一731以及三通接头二732连通。
三通接头一731的另外一个接口与输入段连接。三通接头二732的另外一个接口与泄压阀74连通。
泄压阀74用于泄放灭火瓶1内的多余压力，能够防止灭火瓶1内超压引起的安全问题。泄压阀74的动作压力小于灭火瓶的耐受压力。
样本状态检测组件可包括温度传感器二812、压力传感器二822以及压力示表83。
温度传感器二812可用于实时采集灭火瓶1的内部温度数据，且温度传感器二812安装在四通接头一71的最后一个接口上，本实施例中，温度传感器二812可采用热电偶，热电偶通过四通接头一71与灭火瓶1入口连通，热电偶的热电极长度满足从灭火瓶1的入口伸入灭火瓶1内且不与灭火剂接触。温度传感器二812采集到的温度数据可及时提供给数据处理器。
压力传感器二822用于实时采集灭火瓶1的内部压力数据，且压力传感器二822安装在三通接头一731的最后一个接口上，压力传感器二822采集到的压力数据也可及时提供给数据处理器。
压力示表83用于实时显示灭火瓶1的内部压力值，且压力示表83可安装在三通接头二732的最后一个接口上，操作人员可通过压力示表83观察到灭火瓶1的内部压力。
请参阅图11，手动球阀二92设置在灭火瓶1的出口与输送管路2之间。手动球阀二92的一端通过直通接头与灭火瓶1的出口连接，另一端通过直角弯头与输送管路2连接。本实施例中，在开始喷射测试分析前，可以先使气动球阀10关闭，开启手动球阀二92，从而可以观测到两相流体系在输送管路2中真正开始喷射之前，在输送管路2首端内等待时的流态特性变化。本实施例中，手动球阀二92和手动球阀一721均可替换为电动阀，从而可以通过数据处理器来统一控制。
气动球阀10设置在输送管路2上，且位于观察室3的下游。本实施例中，气动球阀10能够实现灭火剂的快速释放，气动球阀10与气泵之间可通过电磁阀门相连接，电磁阀门可以控制气泵与气动球阀10之间的气路通断。
本实施例中，双通道直流电源可以控制电磁阀的启闭与高速摄像机41的触发。双通道直流电源存在两个直流电源通道，二者的电压相互独立。其中一个直流电源通道与电磁阀的线圈相连接，另一个直流电源通道与高速摄像机41的出发接口相连接，两个直流电源通道可以通过同一开关控制启闭，本实施例中，可以通过数据处理器进行调试控制。
请参阅图12和图13，称量组件用于在对灭火瓶1充剂加压阶段称量灭火瓶1。称量组件可包括电子吊秤11以及吊绳12。电子吊秤11的称量端与吊绳12的一端固定连接。吊绳12的另一端可通过吊环与灭火瓶1固定连接。这里需要说明的是，对灭火瓶1充剂加压阶段指的是：在确定好灭火剂内的两相流体系的样本属性参数后，依次向灭火瓶1内充填定量的气体灭火剂以及定量的惰性气体，由此在灭火瓶1内形成特定的两相流体系。另外，可通过称量灭火瓶1，观察灭火瓶1的质量变化，以得到灭火瓶1内的灭火剂的质量变化。
固定支架13用于在充剂加压完毕后固定灭火瓶1。固定支架13的一端与灭火瓶1的顶部固定连接，另一端与灭火瓶1的底部固定连接。固定支架13的中部与一个外界支撑部可拆卸式连接。由于灭火瓶1的充剂加压阶段需要时刻对灭火瓶1称重，因此在该阶段，不限制灭火瓶1的移动。而当灭火瓶1充剂加压完成，需要进行测试分析时，由于灭火瓶1会喷射出高压两相流体系本身具有较强的冲击力和不稳定性，因此需要对灭火瓶1进行固定。固定支架13的可拆卸式设计，既可以方便在充剂加压阶段方便对灭火瓶1的进行称量，还可以在测试分析阶段对灭火瓶1进行固定，从而避免因喷出的高压两相流体系而造成整个分析系统晃动损坏，提高了分析系统结构的稳定性，防止因震动而对分析结果产生影响。
相较于现有技术，本实施例中的分析系统具有如下优点：
1、该分析系统能够针对多属性的两相流体系以及多管况的输送管路2，进行不同喷射流动实验，进而对气体灭火剂所形成的两相流体系在灭火系统管路中的流动特性作出分析，从而为优化灭火系统管路设计提供数据支撑，进而提高发动机舱等应用场景的灭火效率。
2.该分析系统通过在输送管路的任意节点处设置观察室3，同时在观察室3的一侧设置能够采集到反映两相流体系的流动扩散状态图像的高速摄像机41，并且还在利用补光激光器42为高速摄像机41提供背光，从而可实现对输送管路2内的气液两相流流态的观测。
3.该分析系统通过在输送管路2上设置温度获取模块以及压力获取模块，可实现对输送管路2上任意节点处的温度及压力进行同步记录，并且通过压力变化起止点确定灭火剂的喷射时间以及温度变化范围。另外，通过电磁阀、气泵、气动球阀10以及双通道直流电源的联用，可实现灭火剂快速喷射与高速摄像机影像记录的同步。
5.该分析系统通过在灭火瓶上设置电子吊秤11以及固定支架13，且固定支架13为可拆卸式设计，既可以方便在充剂加压阶段方便对灭火瓶1的进行称量，还可以在测试分析阶段对灭火瓶1进行固定，从而避免因喷出的高压两相流体系而造成整个分析系统晃动损坏，提高了分析系统结构的稳定性，防止因震动而对分析结果产生影响。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种气体灭火剂喷射流动特性的分析方法，其利用与灭火瓶(1)连通的输送管路(2)，分析灭火瓶(1)内特定的两相流体系在输送管路(2)内的喷射流动特性，其特征在于，所述分析方法包括：
S1.初始化各项参数；
其中，所述各项参数的初始化方法包括如下步骤：
S11.选取特定管道作为输送管路(2)的模拟设计对象；
S12.设定灭火瓶(1)内的两相流体系的样本属性参数；其中，所述样本属性参数包括灭火瓶(1)内的灭火剂及惰性气体的种类、灭火剂质量，以及灭火剂和惰性气体二者在灭火瓶(1)内混合后的压力；
S13.在输送管路(2)上确定图像采集点的节点数量及其位置；
S14.在输送管路(2)上确定温度采集点和压力采集点的节点数量及其位置；
S2.向灭火瓶(1)内充填定量的气体灭火剂；
其中，通过灭火剂瓶向灭火瓶(1)内充填定量的气体灭火剂的具体过程为：
S21.实时获取灭火瓶(1)的质量以及内部压力；
S22.将灭火瓶(1)的入口与一个灭火剂瓶连通；
S23.利用所述灭火剂瓶持续对灭火瓶(1)内充填气体灭火剂；
S24.判断充填后的灭火瓶(1)的质量是否达到一个预设质量值；当灭火瓶(1)的质量达到所述预设质量值时，判定灭火剂充填完毕；当灭火瓶(1)的质量未达到所述预设质量值时，执行步骤S25；
S25.判断灭火瓶(1)内压力是否达到所述灭火剂瓶内压力；当灭火瓶(1)内压力达到所述灭火剂瓶内压力时，执行步骤S26；当灭火瓶(1)内压力未达到所述灭火剂瓶内压力时，返回步骤S23以持续对灭火瓶(1)充填所述气体灭火剂，直至灭火瓶(1)的质量达到所述预设质量值；
S26.断开灭火瓶(1)与所述灭火剂瓶的连通，并释放灭火瓶(1)内的部分气态的气体灭火剂，以使灭火瓶(1)内压力下降一个预设压力值一后，返回步骤S22以重新连通灭火瓶(1)与所述灭火剂瓶；
其中，在释放部分气态的所述气体灭火剂时，满足：灭火瓶(1)内的部分气态的气体灭火剂的释放速度v1，大于释放时灭火瓶(1)内的液态灭火剂的挥发速度v2；
S3.向灭火瓶(1)内充填惰性气体，由此在灭火瓶(1)内形成特定的所述两相流体系；
S4.连通灭火瓶(1)与输送管路(2)，以使所述两相流体系由灭火瓶(1)向输送管路(2)喷射，并同时开始实时采集状态数据：灭火瓶(1)内的压力及温度数据，以及输送管路(2)上各个节点处的图像、温度数据及压力数据；
S5.获取采集到的所述状态数据，并根据节点信息和样本属性对采集到的所有状态数据进行分类整理。
2.根据权利要求1所述的气体灭火剂喷射流动特性的分析方法，其特征在于，步骤S3中，向灭火瓶(1)内充填惰性气体的具体过程为：
S31.实时获取灭火瓶(1)的内部压力；
S32.持续对灭火瓶(1)充填惰性气体；
S33.判断灭火瓶(1)的内部压力是否达到一个预设压力值二；当灭火瓶(1)的内部压力达到所述预设压力值二时，执行步骤S35；当灭火瓶(1)的内部压力未达到所述预设压力值时，返回步骤S32；
S35.暂停对灭火瓶(1)内惰性气体的充填，并将灭火瓶(1)静置一个预设时间段；
S36.判断灭火瓶(1)的内部压力是否低于所述预设压力值二；当灭火瓶(1)的内部压力低于所述预设压力值时二，返回步骤S32以继续对灭火瓶(1)充填惰性气体；当灭火瓶(1)的内部压力不低于所述预设压力值二时，判定惰性气体充填完毕。
3.根据权利要求2所述的气体灭火剂喷射流动特性的分析方法，其特征在于，步骤S32中，通过连通灭火瓶(1)与一个惰性气体瓶以实现对灭火瓶(1)进行惰性气体的充填。
4.根据权利要求1所述的气体灭火剂喷射流动特性的分析方法，其特征在于，步骤S21中，通过称量组件实时获取灭火瓶(1)的质量。
5.根据权利要求1所述的气体灭火剂喷射流动特性的分析方法，其特征在于，所述样本属性参数还包括：灭火剂和惰性气体在灭火瓶(1)内混合后的温度；，通过样本状态检测组件，以实时采集灭火剂和惰性气体在灭火瓶(1)内混合后的压力数据以及温度数据。
6.根据权利要求1所述的气体灭火剂喷射流动特性的分析方法，其特征在于，步骤S4中，通过图像获取模块采集输送管路(2)上各个节点处的图像。
7.根据权利要求1所述的气体灭火剂喷射流动特性的分析方法，其特征在于，步骤S4中，通过温度获取模块采集输送管路(2)上各个节点处的温度数据。
8.根据权利要求1所述的气体灭火剂喷射流动特性的分析方法，其特征在于，步骤S4中，通过压力获取模块采集输送管路(2)上各个节点处的压力数据。
9.一种计算机终端，其包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算器程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8中任意一项所述的气体灭火剂喷射流动特性的分析方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现如权利要求1至8中任意一项所述的气体灭火剂喷射流动特性的分析方法的步骤。
CN202210729134.1A 2022-06-24 2022-06-24 气体灭火剂喷射流动特性的分析方法及其终端、存储介质 Active CN115114779B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210729134.1A CN115114779B (zh) 2022-06-24 2022-06-24 气体灭火剂喷射流动特性的分析方法及其终端、存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210729134.1A CN115114779B (zh) 2022-06-24 2022-06-24 气体灭火剂喷射流动特性的分析方法及其终端、存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115114779A CN115114779A (zh) 2022-09-27
CN115114779B true CN115114779B (zh) 2024-03-29

Family

ID=83327867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210729134.1A Active CN115114779B (zh) 2022-06-24 2022-06-24 气体灭火剂喷射流动特性的分析方法及其终端、存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115114779B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116822250B (zh) * 2023-08-25 2023-11-10 中国科学技术大学 一种航空发动机气体灭火系统输运性能评估系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101613813B1 (ko) * 2015-01-27 2016-04-19 한국해양대학교 산학협력단 노벡 가스 소화설비의 설계방법
CN108279112A (zh) * 2018-02-02 2018-07-13 中国科学技术大学 一种灭火系统管网流动特性实验设备
CN111274684A (zh) * 2020-01-15 2020-06-12 上海船舶电子设备研究所(中国船舶重工集团公司第七二六研究所) 一种novec1230灭火剂管路压力水力计算方法及系统
WO2022012453A1 (zh) * 2020-07-16 2022-01-20 哲弗智能系统（上海）有限公司 智能热触发灭火装置、方法、电池包、储能系统及车辆

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101613813B1 (ko) * 2015-01-27 2016-04-19 한국해양대학교 산학협력단 노벡 가스 소화설비의 설계방법
CN108279112A (zh) * 2018-02-02 2018-07-13 中国科学技术大学 一种灭火系统管网流动特性实验设备
CN111274684A (zh) * 2020-01-15 2020-06-12 上海船舶电子设备研究所(中国船舶重工集团公司第七二六研究所) 一种novec1230灭火剂管路压力水力计算方法及系统
WO2022012453A1 (zh) * 2020-07-16 2022-01-20 哲弗智能系统（上海）有限公司 智能热触发灭火装置、方法、电池包、储能系统及车辆

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
气体灭火系统设计验证模拟实验研究;严晓龙;张建国;;消防科学与技术;20200315(03);全文 *
电容层析成像技术及其在哈龙灭火剂两相流测量中的应用研究;方丽丽;赵建华;;火灾科学;20160315(01);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115114779A (zh) 2022-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115114779B (zh) 气体灭火剂喷射流动特性的分析方法及其终端、存储介质
CN105928978A (zh) 一种狭长受限空间可燃气体燃爆测试装置
US9625437B2 (en) System for determination of explosibility indicies of fuels
Zhu et al. Study on water jet trajectory model of fire monitor based on simulation and experiment
CN101876655A (zh) 气体易燃性测定仪
CN113936538A (zh) 变压器火灾模拟及灭火实验系统
Vingert et al. MASCOTTE, a test facility for cryogenic combustion research at high pressure
CN115060520A (zh) 一种气体灭火剂喷射流动特性的分析系统及其方法
Merrick et al. Sphere release from a rectangular cavity at mach 2.22 freestream conditions
KR101936266B1 (ko) 항공기 엔진용 연료공급 시험장치 및 연료공급 제어방법
Trushlyakov et al. Evaporation of a model liquid
CN113340603B (zh) 一种发动机真空羽流力热效应的试验系统及方法
CN113125501A (zh) 一种适用于低气压环境航天器隔热材料防热性能测试系统
Schmalzing et al. A holistic hydraulic and spray model—Liquid and vapor phase penetration of fuel sprays in DI diesel engines
RU143028U1 (ru) Стенд тепловакуумных испытаний
Weisberger et al. Self-Aligned Focusing Schlieren at the 0.3-M Transonic Cryogenic Tunnel and the National Transonic Facility
CN113759863B (zh) 一种测试飞机油箱压力控制系统的方法和系统
CN109342067A (zh) 一种固体火箭冲压发动机测试系统
RU2440607C1 (ru) Устройство имитации аппаратуры носителя для контроля информационного обмена с ракетой
Inman et al. PLIF Imaging of Capsule RCS Jets and Simulated Forebody Ablation
Padova et al. Experimental investigation of similitude parameters governing transonic shock-boundary layer interactions
Callaway et al. Ablation measurements and analysis of solid carbon dioxide models at mach 3
Paul Experimental measurements of store separation using dry ice models in a subsonic flow
Cuciumita et al. Experimental Setup for H2/O2
Wadhams Experimental Studies of Spherical Capsule Wake Flows with Reaction Control Jet Interaction

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant