[发明专利]一种模拟室内火灾烟气测定可视化试验平台及测定方法

说明书

本发明公开了一种模拟室内火灾烟气测定可视化试验平台及测定方法，该实验平台，包括模型室、火源、光源、气粒混合装置、示踪颗粒供给装置、空气供给装置以及数字摄像系统，所述火源设置在模拟室内，所述火源中心设置有示踪颗粒释放口，所述气粒混合装置通过颗粒导流管与示踪颗粒释放口连通，所述颗粒导流管上设置有流量调节装置，所述示踪颗粒供给装置与空气供给装置分别与气粒混合装置连通。采用本申请的实验平台和测定方法，成本低、安全、环保，提高了对烟气层厚度以及烟气流场结构测定的精确度。

技术领域

本发明涉及火灾科学研究领域，具体涉及一种模拟室内火灾烟气测定可视化试验平台及测定方法。

背景技术

火灾科学研究中，实尺寸实验是最直接的一种研究方法，然而其成本高、实验条件不易控制、直接开展测试或研究难度较大，因此大多数情况下被缩尺度模型试验所取代。模型实验法根据相似原理,通过在与实体环境尺寸成一定比例的几何条件下进行实验,获得模型尺寸下的实验数据,然后根据一定的转换关系，预测全尺寸条件下对应的同名参数的值,以实现对全尺寸条件下的现象进行还原。

烟气层的厚度、烟气层内部的流场结构等是火灾实验中重点关注的参数。然而，该类参数的准确获取一直是火灾实验的难点，原因如下：首先，火灾燃烧产生的烟气造成实验空间内能见度急剧下降，使得肉眼和摄像设备均难以直接观测和记录烟气层厚度。一些学者提出来用基于温度竖向分布的方法来间接判断烟气层的厚度，但温度和烟颗粒的纵向分布存在较大区别。因此，研发火灾烟气层的可视方法十分必要；其次，对火灾烟气层进行可视化只是对其流场结构进行测量的必要条件。流体力学实验中通常用PIV(Particle ImageVelocimetry)方法对流场进行测量。PIV方法需要粒径合适、跟随性好、感光性好的示踪粒子，示踪粒子的选取与流体的物理参数密切相关。值得注意的是，前人的流体实验中的PIV测量往往针对液体，而火灾烟气是热气体，其物理参数与液体有很大差别，前人所用的示踪粒子显然不适用于火灾烟气。火灾燃烧产生的烟颗粒大多以气溶胶的形态弥散于烟气层之中，该类烟颗粒的粒径进小且感光性不好，肉眼和普通摄像设备均难以对该种粒径的单个烟颗粒进行分辨。因此，需另外添加合适的示踪粒子，才能对火灾烟气流场进行PIV测量；并且，火灾实验中，关注的更多的是准稳态下的烟气层厚度和结构，对于PIV重点关注的平面(二维/三维)流场流速的关注重点并不一致，且PIV实验具有设备昂贵、实验要求较高，示踪颗粒选择困难的特点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种模拟室内火灾烟气测定可视化试验平台及测定方法，以便实现对烟气层厚度以及烟气流场结构的准确测量。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：一种模拟室内火灾烟气测定可视化试验平台，包括模型室、火源、光源、气粒混合装置、示踪颗粒供给装置、空气供给装置以及数字摄像系统，所述火源设置在模拟室内，所述火源中心设置有示踪颗粒释放口，所述气粒混合装置通过颗粒导流管与示踪颗粒释放口连通，所述颗粒导流管上设置有流量调节装置，所述示踪颗粒供给装置与空气供给装置分别与气粒混合装置连通。

进一步，所述空气供给装置包括气体干燥器和空气压缩机。

进一步，所述数字摄像系统包括图像处理单元以及设置在模型室内的图像采集单元。

进一步，采用丙烷气体燃烧器模拟火源。

进一步，所述光源为半导体激光片光源。

进一步，所述半导体激光片光源的输出功率为0.8-1.2W、线宽为0.8-1.2mm。

进一步，所述模型室由透明钢化玻璃制成。

本发明还公开了一种模拟室内火灾烟气测定方法，采用上述的试验平台进行烟气的测定，包括如下步骤：

1)采用火源加热模型室内的空气，使空气流动；