[發明專利]模擬熱聲耦合作用下玻璃動態行為的測試系統及方法

有效

• 申請號: 201810477047.5
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108918577B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 張嬿妮;馮志超;李海濤;陳少康;鄧軍;王凱;趙婧昱;康付如
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01D21/02
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 俞曉明

本發明公開了模擬熱聲耦合作用下玻璃動態行為的測試系統及方法，涉及建筑火災消防技術領域，包括熱?聲耦合加載系統、動態信息監測系統、排煙除塵系統、氣幕噴淋系統、數據存儲及傳輸系統和無線控制系統共同組成的多系統、同步性試驗系統。本發明采用局部與整體相結合的方法模擬火災中玻璃動態行為，實時監測火災中玻璃的聲發射、溫度、應力、形變和裂紋的數據變化，從宏觀和微觀綜合分析火場中玻璃整體的溫度場、應力場、應變場及裂紋尖端區域的塑性變形和斷裂。本測試系統操作安全、效率高、成本低，能高效的全方位獲取玻璃在火災場景中的動態信息。

技術領域

本發明涉及建筑火災消防技術領域，特別涉及模擬熱聲耦合作用下玻璃動態行為的測試系統及方法。

背景技術

在現代建筑中，玻璃應用極其廣泛，作為建筑中普遍采用的重要構件之一應用于建筑物的門、窗、頂棚、墻體等部位。其自身較好的采光性、實用性、藝術性使其成為建筑師和業主的“寵兒”。

與墻體相比玻璃雖然也是不可燃物，但玻璃為脆性材料，特別是在火場中在熱載荷作用下非常容易發生形變、破裂甚至脫落，從而形成新的通風口和新的火焰蔓延通道，形成轟然和回燃現象，加快了煙氣和火快速蔓延。造成人員疏散和消防隊員作戰的困難，使建筑內的人員與財物面臨更大的火災危害。分析玻璃在火場中的動態行為，實現建筑中玻璃構件的科學設計與合理使用，對于保障建筑消防安全具有重要的意義。

現有技術中公開的相關熱載荷下玻璃測試分析系統，功能相對單一不能很好的綜合玻璃在熱載荷下的多種行為研究。全尺寸熱釋放速率實驗臺，它能夠較為真實地模擬受限空間的火災溫度分布，但該實驗臺并不是專門用來研究玻璃的破裂脫落，對于導致玻璃破裂脫落的一些影響因素考慮不夠全面。自行設計的實驗臺，其一般以小尺寸為主，這類實驗臺可改變的實驗工況不多，僅能實現少數工況的更換，如改變玻璃種類、安裝方式等，這些試驗臺較難實現對火場中玻璃在溫度、聲波耦合作用下不同行為的研究。

在大型建筑火災中，熱聲耦合引起的燃燒不穩定一直是研究的一個重點。自上世紀90年代中期以來，隨著燃燒學和聲學理論的發展和計算機以及計算理論和技術的發展，對燃燒過程的熱—聲耦合機理及其控制理論和技術的研究獲得了巨大進展。Candel在其綜述文獻中認為“燃燒動力學問題構成了燃燒研究領域的最大的挑戰”，并且將“火焰和聲的耦合”機理研究列為近年來在動力學研究中所取得的最有價值的成果之一。聲振與放熱脈動耦合是建筑火災燃燒室內出現破壞性的振蕩燃燒的根本原因，也是振蕩燃燒的重要特征。而火場中，玻璃的破壞損傷不僅有火源的溫度效應，也存在聲波破壞。

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提出模擬熱聲耦合作用下玻璃動態行為的測試系統及方法。該裝置能夠實現對火場中玻璃動態行為的全方位研究，在多工況、多因素變化的前提下進行玻璃聲發射特性、溫度、應力、形變、裂紋的研究。

發明內容

本發明實施例提供了模擬熱聲耦合作用下玻璃動態行為的測試系統及方法，用以解決現有技術中存在的問題。

模擬熱聲耦合作用下玻璃動態行為的測試系統，包括熱-聲耦合加載系統、動態信息監測系統、排煙除塵系統、氣幕噴淋系統、數據存儲及傳輸系統和無線控制系統；

所述熱-聲耦合加載系統包括耐高溫絕熱板房，所述耐高溫絕熱板房內部底面設置熱聲脈動耦合燃燒室，所述熱聲脈動耦合燃燒室一側設置點火電極，所述點火電極電線連接所述耐高溫絕熱板房外部的點火發生器，所述點火發生器電線連接控制器一；

所述動態信息監測系統包括可視化絕熱箱，所述可視化絕熱箱內部設置玻璃支架，所述玻璃支架上安裝位移傳感器、裂紋傳感器、應力傳感器、溫度傳感器一和聲發射傳感器，所述位移傳感器、所述裂紋傳感器、所述應力傳感器、所述溫度傳感器一和所述和聲發射傳感器均電線連接巡檢儀；所述可視化絕熱箱外部設置高速攝影儀、動焦散射儀和高速紅外熱成像儀一，所述高速攝影儀、所述動焦散射儀和所述高速紅外熱成像儀一均電線連接圖像采集儀；