CN209785395U

CN209785395U - 一种火灾模拟装置及系统

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Publication number: CN209785395U
Application number: CN201920319336.2U
Authority: CN
Inventors: 蒋天驰; 朱凯; 段欣宇; 陈瑶; 张琼华; 李海航; 王强; 厉华笑; 章俊屾
Original assignee: Zhejiang University Urban And Rural Planning And Design Institute Co Ltd; China University of Metrology
Current assignee: Zhejiang University Urban And Rural Planning And Design Institute Co Ltd; China Jiliang University; China University of Metrology
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2019-12-13
Anticipated expiration: 2029-03-13

Abstract

本实用新型实施例提供的一种火灾模拟装置及系统，所述装置包括：控制装置、燃气装置、助燃气装置和实验台装置，所述控制装置分别与所述燃气装置和所述助燃气装置连接，所述燃气装置和所述助燃气装置与所述实验台装置连接，所述控制装置用于控制所述燃气装置中的燃气与所述助燃气装置中的助燃气在所述实验台装置输出。对控制装置与燃气装置和助燃气装置进行了巧妙结合与应用，从而把控燃气与助燃气的输出，进而实现火源释热率和产烟率的控制，保证获取各种火灾条件下的温度分布、烟气扩散等情况更符合实际，为火灾防治和人员疏散提供重要的理论依据。

Description

一种火灾模拟装置及系统

技术领域

本实用新型涉及火灾模拟技术领域，具体而言，涉及一种火灾模拟装置及系统。

背景技术

对隧道内、地下空间区域发生火灾会造成的危害进行分析时，通常会进行燃烧测试实验，对一个可能发生的火源进行点燃测试，检测烟气蔓延情况、温度分布等现象。模拟火源的热释放速率、产烟量和升温曲线要与实际可能发生的火灾保持一致。

针对极早期火灾，火源热释放速率是一个逐渐增长的过程。小空间的火灾情况可以采取全尺寸实验，采用实际燃烧物进行火源的模拟，但对于隧道、地铁等地下建筑的大空间区域，进行全尺寸实验的成本极高，因而大多数采用小尺寸模型进行实验，一般实验中的火源通过点燃实际材料(油池、布料等)或气体燃烧产生，但是小尺寸实验是在考虑弗劳德相似准则的条件下进行，采用实际材料点燃时无法控制其材料的燃烧速率，只能通过前人实验结果大致知道热释放速率，无法准确地给定热释放速率，导致采用实际材料点燃难以保证符合实际火势的发展。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种火灾模拟装置及系统。

本实用新型实施例提供一种火灾模拟装置，所述装置包括：控制装置、燃气装置、助燃气装置和实验台装置，所述控制装置分别与所述燃气装置和所述助燃气装置连接，所述燃气装置和所述助燃气装置与所述实验台装置连接，所述控制装置用于控制所述燃气装置中的燃气与所述助燃气装置中的助燃气在所述实验台装置输出。

可选的，所述火灾模拟装置还包括三个热电偶，所述三个热电偶设置于所述实验台装置上，所述三个热电偶与所述控制装置电性连接，所述三个热电偶用于获取所述实验台装置的燃烧温度。

可选的，所述火灾模拟装置包括有示踪颗粒装置，所述示踪颗粒装置设置于所述控制装置与所述助燃气装置之间，所述示踪颗粒装置与所述控制装置电性连接，所述示踪颗粒装置用于输出示踪颗粒，以使所述助燃气与所述示踪颗粒共同在所述实验台装置输出。

可选的，所述燃气装置和所述助燃气装置与所述实验台装置之间设置有电动调节阀，所述电动调节阀与所述控制装置电性连接，所述控制装置通过所述电动调节阀控制所述燃气装置中的燃气与所述助燃气装置中的助燃气在所述实验台装置输出。

可选的，所述燃气装置和所述助燃气装置与所述实验台装置之间还设置有手动调节阀，所述手动调节阀用于控制所述燃气装置中的燃气与所述助燃气装置中的助燃气在所述实验台装置输出。

可选的，所述火灾模拟装置还包括转子流量计，所述燃气装置与所述助燃气装置通过所述转子流量计与所述实验台装置连接，所述转子流量计与所述控制装置电性连接，所述转子流量计用于获取所述燃气装置实时输出的燃气流量值与所述助燃气装置实时输出的助燃气流量值。

可选的，所述燃气为甲烷。

可选的，所述所述助燃气为压缩空气。

可选的，所述示踪颗粒为二氧化钛。

本实用新型实施例还提供一种火灾模拟系统，所述火灾模拟系统包括火灾模拟装置、激光片光源装置和摄影装置，所述激光片光源装置和所述摄影装置设置于所述实验台装置附近，所述激光片光源和所述摄影装置用于获取所述实验台装置燃烧时的气体流动情况。

本实用新型实施例提供的一种火灾模拟装置及系统，对控制装置与燃气装置和助燃气装置进行了巧妙结合与应用，从而能够把控燃气与助燃气的输出，进而控制火源释热率和产烟率，保证获取各种火灾条件下的温度分布、烟气扩散等情况更符合实际，为火灾防治和人员疏散提供重要的理论依据。更多的效果，将在实施例中进行描述。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本实用新型较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的火灾模拟装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的控制装置的可选工作原理示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的示踪颗粒装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所提供的火灾模拟系统的结构示意图。

图标：1-火灾模拟系统；10-火灾模拟装置；100-控制装置；200-燃气装置；300-助燃气装置；400-实验台装置；500-热电偶；600-示踪颗粒装置；610-电机；620-传动联轴器；630-管道；640-螺旋叶片；650-颗粒进口；660-支座；670-颗粒出口；700-电动调节阀；800-手动调节阀；900-转子流量计；20-激光片光源装置；30-摄影装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

至今为止，对隧道内、地下空间区域发生火灾会造成的危害进行分析时，通常会进行燃烧测试实验，对一个可能发生的火源进行点燃测试，检测烟气蔓延情况、温度分布等现象。模拟火源的热释放速率、产烟量和升温曲线要与实际可能发生的火灾保持一致。

针对极早期火灾，火源热释放速率是一个逐渐增长的过程。小空间的火灾情况可以采取全尺寸实验，采用实际燃烧物进行火源的模拟，但对于隧道、地铁等地下建筑的大空间区域，进行全尺寸实验的成本极高，因而大多数采用小尺寸模型进行实验，一般实验中的火源通过点燃实际材料(油池、布料等)或气体燃烧产生，但是小尺寸实验是在考虑弗劳德相似准则的条件下进行，采用实际材料点燃时无法控制其材料的燃烧速率，只能通过前人实验结果大致知道热释放速率，无法准确地给定热释放速率，以及在比尺缩小的情况下，火源的蔓延也会发生变化，弗劳德相似准则中，全尺寸热释放速率Q_F与比尺模型热释放速率Q_M以及实际时间T_F和比尺模型时间T_M分别满足于下式：

其中L_F为实际定性尺寸，L_M为模型的定性尺寸；T_F为实际时间，T_M为比尺模型时间，由于比尺的不同导致火势发展和温度上升的过程在采用实际材料无法满足时间上的变化。这些都导致了采用实际材料点燃难以保证符合实际火势的发展。

采用气体火源的方法可以控制火势大小以符合实际火灾发展的情况，但是已有的专利研究缺乏动态控制，难以实现精准控制火源热释放速率，导致结果误差较大。

在测量烟气温度时，由于火焰的高温，在燃烧的过程中火源会向周围辐射放热，已有的专利基本都使用常规热电偶测温的方法，会使热电偶热接点温度远低于火焰温度，其测量误差可高达200℃以上，导致实验结果的偏差甚至错误。燃烧测温一般应用抽气的方法可以比较准确的测量火源温度，但是操作时十分复杂。

由于预混燃烧的燃烧较为充分，会导致产烟量较少，此时通过加入示踪颗粒，通过激光片光源使烟气运动可视化，已有的专利中示踪颗粒都是通过空气卷吸作用扩散，难以实现可控可测，导致最后图片成像效果较差。

因此，需要一种火灾模拟实验装置，能够模拟各种真实火灾场景，并可通过动态调节火源释热率和产烟量，保证获取各种火灾条件下的温度分布、烟气扩散等情况更符合实际，为火灾防治和人员疏散提供重要的理论依据。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的火灾模拟装置10的结构示意图。在本实用新型实施例中，所述火灾模拟装置10包括控制装置100、燃气装置200、助燃气装置300和实验台装置400，所述控制装置100分别与所述燃气装置200和所述助燃气装置300连接，所述燃气装置200和所述助燃气装置300与所述实验台装置400连接，所述控制装置100用于控制所述燃气装置200中的燃气与所述助燃气装置300中的助燃气在所述实验台装置400输出。

基于上述硬件实现结构，本实用新型实施例中，所述控制装置100可用于获取燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息，其中，燃烧信息包括释放热量速率和火焰温度。

基于上述硬件实现架构，根据实际情况进行功能扩展后，所述控制装置100可以用于根据燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息设置燃气与助燃气的目标流量信息，并控制燃气与助燃气按照所述目标流量信息在所述实验台装置400输出。

可选的，所述燃气装置200和所述助燃气装置300与所述实验台装置400之间设置有电动调节阀700，所述电动调节阀700与所述控制装置100电性连接，所述控制装置100通过所述电动调节阀700控制所述燃气装置200中的燃气与所述助燃气装置300中的助燃气在所述实验台装置400输出。

可选的，所述燃气装置200和所述助燃气装置300与所述实验台装置400之间还设置有手动调节阀800，所述手动调节阀800用于控制所述燃气装置200中的燃气与所述助燃气装置300中的助燃气在所述实验台装置400输出。

作为基于上述硬件架构的可选实现方式，本实用新型实施例中，所述控制装置100为计算机，在计算机中输入真实材料在燃烧实验中所得到的不同时刻的燃烧释放热量速率、火焰温度等信息，并根据火源燃烧过程中的各个发展阶段对燃气流量和助燃气流量进行设定，然后通过电脑程序开启燃气气源和助燃气的电动调节阀700，输送预混气体到实验台装置400上的燃烧器，自动点燃模拟火源进行模拟实验。

可选的，本实用新型实施例中，根据输入的燃烧材料在不同时段燃烧时的燃烧信息，设置燃气流量为5.58×10^-5kg/s和助燃气流量3.35×10^-4kg/s。然后通过电脑程序开启燃气气源和助燃气的电动调节阀700，输送预混气体到燃烧器，自动点燃模拟火源进行实验。

本例对实际尺寸长宽高为600m*12m*8m的长方体隧道在发生火灾情况下的火蔓延及烟气扩散等进行研究，确定实际火源热释放速率为5MW。对应小尺寸实验台装置400长宽高为30m*0.6m*0.4m，控制火源热释放速率为2.8kW，燃烧器表面方形边长为0.2m。

本实用新型实施例中，所述火灾模拟装置10还包括转子流量计900，所述燃气装置200与所述助燃气装置300通过所述转子流量计900与所述实验台装置400连接，所述转子流量计900与所述控制装置100电性连接，所述转子流量计900用于获取所述燃气装置200实时输出的燃气流量值与所述助燃气装置300实时输出的助燃气流量值。

可选的，控制装置100为实现火源热释放速率的快速动态控制，采用压力式控制，在燃气和助燃气两根主管路分别设置电动调节阀700进行流量调节，每根主管路旁各并联两条回流管路，其中一条回流管道安装安全阀以确保实验过程中的安全性，另一条回流管路处安装电动调节阀700，在回流管路中的电动调节阀700处并联一个手动调节阀800，实现自动或手动调节回流量，通过对回流管路流量的调节来微调燃气和助燃气的流量，实现更加精准地控制，并将流量传感器安装在主管路检测流量以反馈用于流量控制。

本实用新型实施例中，所述控制装置100用于获取所述实验台装置400输出的燃气与助燃气的实际流量信息，并判断所述目标流量信息与所述实际流量信息是否匹配，在不匹配时，将燃气与助燃气的所述实际流量信息调整为所述目标流量信息。

请结合参阅图2，图2为本实用新型实施例所提供的控制装置100的可选工作原理示意图。控制装置100采用模糊PID控制器结合Smith预估控制算法，构成滞后补偿环节，既克服了PID算法对于非线性系统精度不高的缺点，又减少了Smith控制算法对于模型误差的敏感性。如果流量系统的模型是完全精确的，则实际流量Y与模型输出Y_m的偏差E_m＝Y-Y_m＝0，系统的偏差E₂＝E₁＝S-X_m，即PID控制器以不带延迟的流量模型输出X_m作为反馈进行控制，将滞后环节移到了控制回路的外界，消除了系统滞后的影响。

其中，S为设定流量；Y为实际流量；U为流量控制器输出的控制电压；L为阀门开度；E₁，E₂为偏差；fs(L)为流量系统的流图网络模型；Gm(s)为不包含滞后环节的调节阀电动执行机构模型；为流量系统中的所有滞后环节总和；X_m是不包含延迟环节的系统模型输出；Y_m是包含延迟环节的系统模型输出；E_m是模型输出与实际流量的偏差；ΔK_p，ΔK_i，ΔK_d是PID参数的修正值。

可选的，本实用新型实施例中，所述火灾模拟装置10还包括三个热电偶500，所述三个热电偶500设置于所述实验台装置400上，所述三个热电偶500与所述控制装置100电性连接，所述三个热电偶500用于获取所述实验台装置400的燃烧温度。

由于火焰以及热烟气的高温，在燃烧的过程中会向周围温度较低的区域辐射放热，使用常规热电偶500测温会使热电偶500节点温度远远低于火焰温度，测量的误差会很大。应用抽气可以比较准确的测量火源温度，但是操作时十分复杂，并且需要很大的抽气装置。因此本实用新型装置采用多点辐射动态补偿法对火焰温度进行精准测温，保证实验结果的准确性。

本实用新型实施例中，热电偶500动态补偿法是采用三个直径不同的热电偶500，使其具有不同的表面积，多点辐射动态补偿法在测温时，其热平衡方程式为：

t₁(T_g-T₁)+a_rq＝e₀a_rT₁ ⁴

t₂(T_g-T₂)+a_rq＝e₀a_rT₂ ⁴

t₃(T_g-T₃)+a_rq＝e₀a_rT₃ ⁴

其中e₀为黑体辐射常数；t₁，t₂，t₃分别为热电偶500与火源之间的对流换热系数；q火源到热电偶500的辐射热流；a_r热电偶500黑度；T₁，T₂，T₃，T_g分别是热电偶500三个热接头的稳态温度测量值及火源真实温度。

由于火源燃烧过程中温度变化的幅度较大，而热电偶500的热惯性使其在响应火源温度有一定的滞后性，带来比较大的误差，因此利用电脑系统实时采集的热力条件变化在线计算时间常数f对三个热电偶500的测量值进行动态补偿，消除火源温度脉动引起的误差，稳态温度T的关系式为：

T’为热电偶500测量值；t为热电偶500从T₀到T’所用的时间；f为时间常数。根据热平衡方程，再代入修正后的热电偶500测量值可以推导出火源真实温度：

其中：

Δt₂＝T₁-T₂,Δt₃＝T₁-T₃

d1，d2，d3为三个热电偶500接点的直径；n为准则方程的指数。经过多次的重复实验并与抽气热电偶500测值作对比，其结果具有较好的重复性，并且测得的火源温度与抽气热电偶500的测值十分接近。

试验采用3组三个热电偶500,各工作端直径分别为：1组，d1＝0.61mm、d2＝0.89mm和d3＝1.15mm；2组，d₁＝0.98mm、d₂＝1.64mm、d₃＝2.23mm；3组，d₁＝0.96mm、d₃＝2.31mm和d₃＝4.28mm。每组三热电偶500分别在3个稳定工况下进行试验，每个工况重复测量6次以上，并且在同一位置由小型抽气热电偶500测量温度作为校验。

如表1所列：表中符号意义：T、T_d分别为三个热电偶500与抽气热电偶500测量的烟温；T_w为火源周围温度；E_T为在同一工况下用三个热电偶500重复6次测量烟温的相对标准差；X_T为三个热电偶500与抽气热电偶500测量烟温的相对偏差。

采用动态补偿法用三个热电偶500在同一工况下测量火源温度时,1组、2组、3组热电偶500的最大相对标准偏差依次为2.33％、3.57％与4.90％,说明该方法测量火源温度具有较好的重复性。动态补偿后热电偶500温度测量平均值与抽气热电偶500温度测量值的相对偏差小于±2.04％，说明采用动态补偿后用热电偶500测量火焰温度具有较高的准确性。

本实用新型实施例中，所述火灾模拟装置10还包括有示踪颗粒装置600，所述示踪颗粒装置600设置于所述控制装置100与所述助燃气装置300之间，所述示踪颗粒装置600与所述控制装置100电性连接，所述示踪颗粒装置600用于输出示踪颗粒，以使所述助燃气与所述示踪颗粒共同在所述实验台装置400输出。

所述控制装置100还用于在控制助燃气在所述实验台装置400输出时，控制所述示踪颗粒装置600输出示踪颗粒至助燃气，以使示踪颗粒与助燃气同时在所述实验台装置400混合输出。

预混可燃气体燃烧器不止输入燃气和助燃气，还包括固体示踪粒子，使火灾烟气蔓延情况可视化，在助燃气进入时就混入示踪颗粒，相比燃烧器外通过热羽流卷吸更符合实际火源情况。

在助燃气主管道的电动调节阀700之前并联示踪颗粒进入系统，该系统由驱动装置与传动联轴器相连，驱使管道内螺旋叶片推动示踪颗粒的输送。示踪颗粒由管路上方的加入，通过控制螺旋叶片的转速控制示踪颗粒进入量，管道底部的出料口与助燃气主管路相连，准确控制示踪颗粒进入量。

请结合参阅图3，图3为本实用新型实施例所提供的示踪颗粒装置600的结构示意图。

其中，示踪颗粒装置600包括电机610、传动联轴器620、管道630、螺旋叶片640、颗粒进口650、支座660和颗粒出口670。

可选的，本实用新型实施例中，示踪颗粒采用二氧化钛，是良好的光散射体、颗粒大小(5-20um)适合观测成像、在燃烧过程中稳定不会发生反应，且清洁、无毒、无腐蚀、无磨蚀的。

实验中通过激光片光源可清楚观察到示踪颗粒在实验台装置400内的扩散情况并用摄像机进行记录。

预混可燃气体燃烧器中为保证燃烧器表面的火焰均匀稳定，就要保证燃烧器表面出口气流的均匀性，因此在气体从管道630进入燃烧器的四棱台空腔连接处设置两片导流板，四棱台空腔与长方体空腔之间设置一级均流板，在燃烧器表面设置二级均流板一并提升气流均匀性，并且长方体空腔的长度应保持一定的长度使从管道630出来的预混气体充分发展射流，空腔的长度约为15倍的喷口直径。

本实用新型中，气流在通过一级均流板时完成气流的初次压力调节，为实现上述效果，所述一级均流板上均匀开孔，开孔率为20～30％，孔径为10mm～20mm。

所述二级均流板开孔率为10～20％，开孔孔径为6mm～12mm。

所述一级均流板与二级均流板的间距d1为200mm～300mm。

其中，n和d0分别为所述一级均流板的开孔率和开孔孔径。d0和d1的单位为mm。

所述燃气气体为甲烷，助燃气气体为压缩空气、氧气等皆可。

可选的，本实用新型实施例中，在助燃气主管道的电动调节阀700之前并联示踪颗粒进入系统，为保证颗粒较好的成像结果，示踪颗粒的浓度也要得到保证，因此示踪颗粒的进量控制在0.018g/s,设置示踪颗粒装置600的管道长度为50cm，直径为8cm。示踪颗粒采用直径为10um的二氧化钛，是良好的光散射体、颗粒大小适合观测成像、在燃烧过程中稳定不会发生反应，且清洁、无毒、无腐蚀、无磨蚀的。实验中通过激光片光源可清楚的观察到烟气在实验台装置400内的扩散情况并用摄像机清晰地记录。

为保证燃烧器表面出口气流的均匀性，在气体从管道进入燃烧器的四棱台空腔连接处设置两片导流板，四棱台空腔与长方体空腔之间设置一级均流板，在燃烧器表面设置二级均流板一并提升气流均匀性，并且长方体空腔的长度应保持一定的长度使从管道出来的预混气体充分发展射流。

本实用新型中，气流在通过一级均流板时完成气流的初次压力调节，为实现上述效果，所述一级均流板上均匀开孔，开孔率为25％，孔径为10mm。

所述二级均流板开孔率为15％，开孔孔径为6mm。

所述一级均流板与二级均流板的间距d1取200mm，即长方体空腔长度为200mm。

四棱台与管路接口的喷嘴形状是边长为25mm的正方形，因此四棱台高度为375mm。

两片导流板长度取350mm，与垂直地面的法线的偏角分别为正负30°。

请参阅图4，图4为本实用新型实施例所提供的火灾模拟系统1的结构示意图。本实用新型实施例中，所述火灾模拟系统1包括所述火灾模拟装置10、激光片光源装置20和摄影装置30，所述激光片光源装置20和所述摄影装置30设置于所述实验台装置400附近，所述激光片光源装置20和所述摄影装置30用于获取所述实验台装置400燃烧时的气体流动情况。

可选的，工作人员可从激光片光源装置20和所述摄影装置30中观察火灾模拟装置10燃烧时的气体流动情况。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种火灾模拟装置及系统。一种火灾模拟装置，所述装置包括：控制装置、燃气装置、助燃气装置和实验台装置，所述控制装置分别与所述燃气装置和所述助燃气装置连接，所述燃气装置和所述助燃气装置与所述实验台装置连接，所述控制装置用于控制所述燃气装置中的燃气与所述助燃气装置中的助燃气在所述实验台装置输出。所述火灾模拟装置还包括三个热电偶，所述三个热电偶设置于所述实验台装置上，所述三个热电偶与所述控制装置电性连接，所述三个热电偶用于获取所述实验台装置的燃烧温度。所述火灾模拟装置包括有示踪颗粒装置，所述示踪颗粒装置设置于所述控制装置与所述助燃气装置之间，所述示踪颗粒装置与所述控制装置电性连接，所述示踪颗粒装置用于输出示踪颗粒，以使所述助燃气与所述示踪颗粒共同在所述实验台装置输出。

由此，对控制装置与燃气装置和助燃气装置进行了巧妙结合与应用，从而能够精准把控燃气与助燃气的输出值，进而精确控制火源释热率和产烟率，保证获取各种火灾条件下的温度分布、烟气扩散等情况更符合实际，为火灾防治和人员疏散提供重要的理论依据。

可选的，控制装置采用模糊PID控制器结合Smith预估控制算法，构成滞后补偿环节，既克服了模糊PID算法对于非线性系统精度不高的缺点，又减少了Smith控制算法对于模型误差的敏感性。

可选的，温度检测装置通过热电偶动态补偿法，能够有效消除火源热辐射以及热电偶本身的热惯性所导致的测温不准，保证火源燃烧情况的准确测量。

可选的，在助燃气主管路通过传送装置加入示踪颗粒，相比在燃烧器外通过热羽流卷吸示踪颗粒能够定量控制，并且更符合实际火源情况。

Claims

1.一种火灾模拟装置，其特征在于，所述装置包括：控制装置、燃气装置、助燃气装置和实验台装置，所述控制装置分别与所述燃气装置和所述助燃气装置连接，所述燃气装置和所述助燃气装置与所述实验台装置连接，所述控制装置用于控制所述燃气装置中的燃气与所述助燃气装置中的助燃气在所述实验台装置输出。

2.根据权利要求1所述的火灾模拟装置，其特征在于，所述火灾模拟装置还包括三个热电偶，所述三个热电偶设置于所述实验台装置上，所述三个热电偶与所述控制装置电性连接，所述三个热电偶用于获取所述实验台装置的燃烧温度。

3.根据权利要求1所述的火灾模拟装置，其特征在于，所述火灾模拟装置包括有示踪颗粒装置，所述示踪颗粒装置设置于所述控制装置与所述助燃气装置之间，所述示踪颗粒装置与所述控制装置电性连接，所述示踪颗粒装置用于输出示踪颗粒，以使所述助燃气与所述示踪颗粒共同在所述实验台装置输出。

4.根据权利要求1所述的火灾模拟装置，其特征在于，所述燃气装置和所述助燃气装置与所述实验台装置之间设置有电动调节阀，所述电动调节阀与所述控制装置电性连接，所述控制装置通过所述电动调节阀控制所述燃气装置中的燃气与所述助燃气装置中的助燃气在所述实验台装置输出。

5.根据权利要求4所述的火灾模拟装置，其特征在于，所述燃气装置和所述助燃气装置与所述实验台装置之间还设置有手动调节阀，所述手动调节阀用于控制所述燃气装置中的燃气与所述助燃气装置中的助燃气在所述实验台装置输出。

6.根据权利要求1所述的火灾模拟装置，其特征在于，所述火灾模拟装置还包括转子流量计，所述燃气装置与所述助燃气装置通过所述转子流量计与所述实验台装置连接，所述转子流量计与所述控制装置电性连接，所述转子流量计用于获取所述燃气装置实时输出的燃气流量值与所述助燃气装置实时输出的助燃气流量值。

7.根据权利要求1所述的火灾模拟装置，其特征在于，所述燃气为甲烷。

8.根据权利要求1所述的火灾模拟装置，其特征在于，所述助燃气为压缩空气。

9.根据权利要求3所述的火灾模拟装置，其特征在于，所述示踪颗粒为二氧化钛。

10.一种火灾模拟系统，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的火灾模拟装置、激光片光源装置和摄影装置，所述激光片光源装置和所述摄影装置设置于所述实验台装置附近，所述激光片光源和所述摄影装置用于获取所述实验台装置燃烧时的气体流动情况。