[发明专利]隧道火灾烟气运动测量模拟试验系统

说明书

本发明公开了一种隧道火灾烟气运动测量模拟试验系统，隧道火灾烟气运动测量模拟试验系统包括：隧道模型、火源系统、示踪系统、驱动系统和拍摄系统。隧道模型根据实际隧道按照比例进行缩尺搭建；火源系统用于产生高温烟气释放至隧道模型中。示踪系统产生带颜色的少量示踪烟气颗粒，用于表征烟气运动。同时，示踪粒子温度可控，通过温度调整示踪烟气密度，使示踪烟气与周围烟气密度接近。拍摄系统采用拍摄方法记录不同时刻示踪烟气的空间位置，根据示踪烟气位置变化得出烟气运动速度。示踪系统及拍摄系统固定在驱动系统上，可在隧道内移动，进而测量整个隧道内的烟气运动规律。示踪粒子通过染色后可视化效果好，密度通过温度可控，测量精度高。

技术领域

本发明涉及火灾安全技术领域，尤其是涉及一种隧道火灾烟气运动测量模拟试验系统。

背景技术

目前，隧道内火灾烟气测量系统，主要采用热电偶测温法、摄像机拍摄记录法、单片光源拍摄法和PIV粒子图像测速法记录烟气的运动规律。热电偶测温方法主要利用烟气与周围空气之间温度的差异，通过在空间布置热电偶测量烟气前沿所到达的位置，通过多组热电偶温度变化进而确定烟气前沿的运动方向。摄像机拍摄记录方法主要根据烟气与周围空气颜色差别进行识别，但仅限前沿位置处的运动规律，对于烟气内部的运动规律很难准确识别。对于热电偶测温法和摄像机拍摄记录法应用范围有限，只能测量出烟气前沿的位置变化，无法测量整个隧道内烟气的运动规律。对于单片光源拍摄记录方法主要依靠激光清晰展示出烟气的运动轨迹，进而确定烟气的运动方向和烟气的形态，但无法定量计算烟气的运动速度。对于PIV粒子图像测速法，主要通过示踪粒子来测量烟气的运动规律，是测量流场的常用方法。但测量过程中要求示踪粒子与被测流场内物质密度保持一致，对示踪粒子要求高，对于隧道内烟气，温度随时变化，单一示踪粒子很难准确反映烟气的运动规律，进而导致测量精度差。这也是目前PIV粒子图像测速法无法在大空间或者大范围内使用的原因。同时，PIV粒子图像测速法成本相对较高，核心技术被国外厂家垄断。因此，如何研发一种便携，精度相对较高，成本较低的隧道烟气运动测量演示装置对隧道火灾烟气运动规律的研究至关重要。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关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隧道火灾烟气运动测量模拟试验系统，能够提高隧道火灾烟气流场分布测量的便捷性和准确性。

根据本发明实施例的隧道火灾烟气运动测量模拟试验系统，包括：隧道模型，所述隧道模型轴向的一端设有第一出口，轴向的另一端设有第二出口；火源系统，所述火源系统所产生的燃烧烟气释放至所述隧道模型内；示踪系统，所述示踪系统设置于所述隧道模型内，从而向所述隧道模型内喷射示踪烟气，所述示踪系统具有温度控制装置，所述温度控制装置采集所述隧道内燃烧烟气的温度并根据燃烧烟气温度调节示踪烟气的温度；拍摄系统，所述拍摄系统设于所述隧道模型内用于拍摄示踪烟气的位置变化。

根据本发明实施例的隧道火灾烟气运动测量模拟试验系统，通过在隧道模型内设置的火源系统模拟隧道火灾过程中产生的烟气，再定量通入可控制温度的示踪烟气，其对燃烧烟气的跟随性强，示踪烟气跟随燃烧烟气一起流动，利用拍摄系统记录示踪烟气的流动规律。进一步地，得到隧道火灾烟气的流场分布规律。通过对示踪烟气进行染色，示踪烟气与燃烧烟气明显不同，使烟气流动过程的可视性强，便于拍摄系统拍摄，有利于后续对照片的分析，使试验检测结果的准确性得到提高。

另外，根据本发明上述实施例的隧道火灾烟气运动测量模拟试验系统，还可以具有如下附加的技术特征：

一些实施例中，所述示踪系统可移动地设置于所述隧道模型内并持续向所述隧道内喷射示踪烟气，相应地，所述拍摄系统可移动地设置于所述隧道模型内。

一些实施例中，所述隧道模型内设有沿轴向方向延伸的横向导轨，所述示踪系统可沿所述横向导轨在轴向方向移动。

一些实施例中，所述隧道模型内设有沿竖直方向延伸的纵向导轨，所述示踪系统可沿所述纵向导轨在竖直方向移动。