[發明專利]隧道火災煙氣運動測量模擬試驗系統

在審

• 申請號: 202011460717.6
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112581848A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 劉松濤;趙金龍;衛文彬;章翔
• 申請（專利權）人: 中國建筑科學研究院有限公司;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃玉霞

本發明公開了一種隧道火災煙氣運動測量模擬試驗系統，隧道火災煙氣運動測量模擬試驗系統包括：隧道模型、火源系統、示蹤系統、驅動系統和拍攝系統。隧道模型根據實際隧道按照比例進行縮尺搭建；火源系統用于產生高溫煙氣釋放至隧道模型中。示蹤系統產生帶顏色的少量示蹤煙氣顆粒，用于表征煙氣運動。同時，示蹤粒子溫度可控，通過溫度調整示蹤煙氣密度，使示蹤煙氣與周圍煙氣密度接近。拍攝系統采用拍攝方法記錄不同時刻示蹤煙氣的空間位置，根據示蹤煙氣位置變化得出煙氣運動速度。示蹤系統及拍攝系統固定在驅動系統上，可在隧道內移動，進而測量整個隧道內的煙氣運動規律。示蹤粒子通過染色后可視化效果好，密度通過溫度可控，測量精度高。

技術領域

本發明涉及火災安全技術領域，尤其是涉及一種隧道火災煙氣運動測量模擬試驗系統。

背景技術

目前，隧道內火災煙氣測量系統，主要采用熱電偶測溫法、攝像機拍攝記錄法、單片光源拍攝法和PIV粒子圖像測速法記錄煙氣的運動規律。熱電偶測溫方法主要利用煙氣與周圍空氣之間溫度的差異，通過在空間布置熱電偶測量煙氣前沿所到達的位置，通過多組熱電偶溫度變化進而確定煙氣前沿的運動方向。攝像機拍攝記錄方法主要根據煙氣與周圍空氣顏色差別進行識別，但僅限前沿位置處的運動規律，對于煙氣內部的運動規律很難準確識別。對于熱電偶測溫法和攝像機拍攝記錄法應用范圍有限，只能測量出煙氣前沿的位置變化，無法測量整個隧道內煙氣的運動規律。對于單片光源拍攝記錄方法主要依靠激光清晰展示出煙氣的運動軌跡，進而確定煙氣的運動方向和煙氣的形態，但無法定量計算煙氣的運動速度。對于PIV粒子圖像測速法，主要通過示蹤粒子來測量煙氣的運動規律，是測量流場的常用方法。但測量過程中要求示蹤粒子與被測流場內物質密度保持一致，對示蹤粒子要求高，對于隧道內煙氣，溫度隨時變化，單一示蹤粒子很難準確反映煙氣的運動規律，進而導致測量精度差。這也是目前PIV粒子圖像測速法無法在大空間或者大范圍內使用的原因。同時，PIV粒子圖像測速法成本相對較高，核心技術被國外廠家壟斷。因此，如何研發一種便攜，精度相對較高，成本較低的隧道煙氣運動測量演示裝置對隧道火災煙氣運動規律的研究至關重要。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種隧道火災煙氣運動測量模擬試驗系統，能夠提高隧道火災煙氣流場分布測量的便捷性和準確性。

根據本發明實施例的隧道火災煙氣運動測量模擬試驗系統，包括：隧道模型，所述隧道模型軸向的一端設有第一出口，軸向的另一端設有第二出口；火源系統，所述火源系統所產生的燃燒煙氣釋放至所述隧道模型內；示蹤系統，所述示蹤系統設置于所述隧道模型內，從而向所述隧道模型內噴射示蹤煙氣，所述示蹤系統具有溫度控制裝置，所述溫度控制裝置采集所述隧道內燃燒煙氣的溫度并根據燃燒煙氣溫度調節示蹤煙氣的溫度；拍攝系統，所述拍攝系統設于所述隧道模型內用于拍攝示蹤煙氣的位置變化。

根據本發明實施例的隧道火災煙氣運動測量模擬試驗系統，通過在隧道模型內設置的火源系統模擬隧道火災過程中產生的煙氣，再定量通入可控制溫度的示蹤煙氣，其對燃燒煙氣的跟隨性強，示蹤煙氣跟隨燃燒煙氣一起流動，利用拍攝系統記錄示蹤煙氣的流動規律。進一步地，得到隧道火災煙氣的流場分布規律。通過對示蹤煙氣進行染色，示蹤煙氣與燃燒煙氣明顯不同，使煙氣流動過程的可視性強，便于拍攝系統拍攝，有利于后續對照片的分析，使試驗檢測結果的準確性得到提高。

另外，根據本發明上述實施例的隧道火災煙氣運動測量模擬試驗系統，還可以具有如下附加的技術特征：

一些實施例中，所述示蹤系統可移動地設置于所述隧道模型內并持續向所述隧道內噴射示蹤煙氣，相應地，所述拍攝系統可移動地設置于所述隧道模型內。

一些實施例中，所述隧道模型內設有沿軸向方向延伸的橫向導軌，所述示蹤系統可沿所述橫向導軌在軸向方向移動。

一些實施例中，所述隧道模型內設有沿豎直方向延伸的縱向導軌，所述示蹤系統可沿所述縱向導軌在豎直方向移動。