專利名稱：一種用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種實驗?zāi)M裝置，尤其涉及一種用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，道路資源的人均占有率逐漸提高，山嶺隧道、城市隧道和水底隧道相繼出現(xiàn)，機動車的人均占有量也日益提高，與此同時，車禍發(fā)生率和事故死亡率也逐年上升。如果車輛在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，由于隧道空間近似于封閉，極易造成群死群傷的災(zāi)難性后果。由于車輛火災(zāi)規(guī)模通常較大，在一定條件下可能會引燃相鄰車廂或車輛并造成火災(zāi)規(guī)模迅速增大。目前，國內(nèi)外學(xué)者對車輛火災(zāi)的研究大都采用城市燃氣、浸有汽油的木垛或者油盆火來模擬車輛燃燒過程。Lee等人在一條長13. 7m、橫截面積為O. 27m2的小尺寸試驗臺上對抑制隧道車輛火災(zāi)煙氣逆流的臨界縱向通風(fēng)風(fēng)速進行了研究，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)胡隆華等人通過小尺寸和全尺寸隧道實驗研究，測量了隧道車輛火災(zāi)煙氣溫度場和不同縱向風(fēng)風(fēng)速下煙氣蔓延的熱物理特性。然而先前的研究內(nèi)容很少考慮車廂對火焰卷吸空氣的阻礙作用，也未曾考慮燃料液面的變化對火焰發(fā)展特性的干擾，顯然與實際的車輛火災(zāi)場景有較大出入。相關(guān)的研究已經(jīng)表明火源功率與燃料燃燒速率有較為密切的關(guān)系，而燃燒速率的大小取決于火焰對燃料的熱反饋，熱反饋包括對流、輻射和熱傳導(dǎo)三個部分，其中輻射因素占70%，因此，為揭示火源功率的表現(xiàn)機理，測量火焰對燃料液面的熱輻射是很有必要的。另外，全尺寸車輛耗材大，樣式多，火災(zāi)實驗不易開展；CFD模擬的精確性和有效性與實際情況有較大出入。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置，通過模擬隧道車輛火災(zāi)的現(xiàn)場情景來進行小尺寸研究，與實際隧道車輛火災(zāi)場景相似性高，實驗裝置和耗材可重復(fù)使用，耗費低，實驗過程安全性強，可以模擬多種位置的火災(zāi)情況，數(shù)據(jù)測量科學(xué)合理，準(zhǔn)確可靠，對該領(lǐng)域的研究具有重大進步意義。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采取的技術(shù)方案是一種用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置，包括供油裝置、車輛模型以及測定裝置。作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述供油裝置包括支撐架、設(shè)置在支撐架頂部的燃料供應(yīng)槽、設(shè)置在支撐架中間位置并通過管道I與所述燃料供應(yīng)槽相連通的液面恒定槽、與液面恒定槽相鄰的溢流槽、設(shè)置在溢流槽下方并通過管道II與溢流槽底部相連通的積液槽I、通過管道III與所述液面恒定槽相連通的油盆以及通過三通閥與管道III相連的積液槽III。·作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述支撐架為六面體形框架，支撐架相對的兩個側(cè)面上焊接有用于放置液面恒定槽和溢流槽的橫梁，支撐架頂面和底面焊接有穩(wěn)固桿。作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述管道I的兩端分別安裝在燃料供應(yīng)槽和液面恒定槽·的側(cè)壁底部或底板上，所述管道III的兩端分別安裝在液面恒定槽和油盆的底板上，管道III與油盆的連接處用金屬絲網(wǎng)填充，所述管道I、管道II和管道III上均安裝有流速控制閥。作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述液面恒定槽與溢流槽相鄰側(cè)壁的上緣開設(shè)有溢流缺口，所述液面恒定槽和油盆的底板位于同一水平面。作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述車輛模型包括車廂主體、活動設(shè)置在車廂主體頂部的兩個活動罩以及兩塊用于支撐所述油盆的支撐板，所述車廂主體由四塊側(cè)板圍合而成，所述的兩塊支撐板之間留出空隙，所述活動罩的頂部與所述油盆內(nèi)燃料液面高度保持平齊。作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述測定裝置包括燃燒速率測量系統(tǒng)和熱輻射測量系統(tǒng)。作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述燃燒速率測量系統(tǒng)包括設(shè)置在所述支撐架底部的電子天平和與電子天平通過電信號連接的數(shù)據(jù)處理裝置。作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述熱輻射測量系統(tǒng)包括嵌插在所述油盆底板上的套管、與套管螺紋連接的水冷式輻射探頭以及與水冷式輻射探頭通過電信號連接的數(shù)據(jù)處理裝置。作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述套管和水冷式輻射探頭的頂端均高出所述油盆內(nèi)的燃料液面。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于①本實用新型通過模擬隧道車輛火災(zāi)的現(xiàn)場情景來進行小尺寸研究，油盆內(nèi)燃料液面與車輛模型的頂部保持平齊，解決了因油池火液面不穩(wěn)定而偏離實際火災(zāi)場景情況的問題，提高其與實際隧道車輛火災(zāi)場景相似性；②油盆位置便于調(diào)整，可以模擬不同位置的火災(zāi)情景，油盆內(nèi)燃燒點與其他結(jié)構(gòu)相互分離，避免火焰對其他裝置的污染和損壞，增加了模擬實驗的安全性；③同時，開創(chuàng)性地提出了測量火焰對燃料液面熱輻射的方法，能夠?qū)θ紵俾屎蜔彷椛溥M行實時測量和數(shù)據(jù)分析；④便于控制燃料供應(yīng)速度和燃料的回收再利用，實驗裝置可重復(fù)使用，減少耗費。

圖I是本實用新型供油裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型車輛模型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖I中支撐架的立體圖。圖4是圖I中液面恒定槽和溢流槽的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、燃料供應(yīng)槽2、支撐架3、溢流槽4、積液槽I 5、電子天平6、液面恒定槽7、管道I 8、積液槽II 9、管道III 10、水冷式輻射探頭11、油盆12、金屬絲網(wǎng)13、套管14、三通閥15、車廂主體16、支撐板17、活動罩18、穩(wěn)固桿19、管道II 20、流速控制閥21、橫梁。
具體實施方式
[0022]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。參看附圖，本實用新型一個具體實施方式
的結(jié)構(gòu)中包括供油裝置、車輛模型以及測定裝置。參 看附圖I和3，供油裝置包括支撐架2、設(shè)置在支撐架2頂部的燃料供應(yīng)槽I、設(shè)置在支撐架2中間位置并通過管道I 7與燃料供應(yīng)槽I相連通的液面恒定槽6、與液面恒定槽6相鄰的溢流槽3、設(shè)置在溢流槽3下方并通過管道II 19與溢流槽3底部相連通的積液槽I 4、通過管道III9與液面恒定槽6相連通的油盆11以及通過三通閥14與管道III9相連的積液槽III 8，支撐架2為六面體形框架，支撐架2相對的兩個側(cè)面上焊接有用于放置液面恒定槽6和溢流槽3的橫梁21，支撐架2頂面和底面焊接有穩(wěn)固桿18 ;管道I 7的兩端分別安裝在燃料供應(yīng)槽I和液面恒定槽6的側(cè)壁底部，管道III 9的兩端分別安裝在液面恒定槽6和油盆11的底板上，管道III 9與油盆11的連接處用金屬絲網(wǎng)12填充，管道I 7、管道
II19和管道III 9上均安裝有流速控制閥20 ;液面恒定槽6與溢流槽3相鄰側(cè)壁的上緣開設(shè)有溢流缺口，液面恒定槽6和油盆11的底板位于同一水平面。參看附圖2，車輛模型包括車廂主體15、活動設(shè)置在車廂主體15頂部的兩個活動罩17以及兩塊用于支撐油盆11的支撐板16，車廂主體15由四塊側(cè)板圍合而成，兩塊支撐板16之間留出空隙，活動罩17的頂部與油盆11內(nèi)燃料液面高度保持平齊。參看附圖I，測定裝置包括燃燒速率測量系統(tǒng)和熱輻射測量系統(tǒng)，燃燒速率測量系統(tǒng)包括設(shè)置在支撐架2底部的電子天平5和與電子天平5通過電信號連接的數(shù)據(jù)處理裝置，熱輻射測量系統(tǒng)包括嵌插在油盆11底板上的套管13、與套管13螺紋連接的水冷式輻射探頭10以及與水冷式輻射探頭10通過電信號連接的數(shù)據(jù)處理裝置，套管13和水冷式輻射探頭10的頂端均高出油盆11內(nèi)的燃料液面。本實用新型的工作原理是①儲存在燃料供應(yīng)槽I內(nèi)的燃料能夠通過管道I 7流入液面恒定槽6，繼而通過管道III 9流入油盆11進行燃燒，調(diào)整流速控制閥20使燃料供應(yīng)速率大于油盆11內(nèi)燃料燃燒的消耗速率，液面恒定槽6內(nèi)的多余燃料通過溢流缺口溢出到溢流槽3，繼而通過管道II 19流入積液槽I 4進行回收利用，從而使液面恒定槽6內(nèi)的燃料液面保持恒定，同時，液面恒定槽6、管道III 9以及油盆11組成一個連通器結(jié)構(gòu)，從而維持油盆11與液面恒定槽6內(nèi)燃料的液面保持在同一水平高度，即同步恒定三通閥14能夠在實驗過程中保證燃料的正常供應(yīng)，并在實驗結(jié)束后將油盆11內(nèi)的燃料回收到積液槽II 8中；③電子天平5和水冷式輻射探頭10分別用于測量燃料消耗量和熱輻射通量，并通過配套的數(shù)據(jù)處理裝置進行數(shù)據(jù)處理和分析；④管道III9與油盆11的連接處填充的金屬絲網(wǎng)能夠起到緩沖和阻燃作用，具體來講，在實驗過程中可以削弱燃料供給對油盆11內(nèi)燃料液面的沖擊，在實驗結(jié)束后用以防止回收燃料時火焰順管道III 9向下蔓延。本實用新型通過模擬隧道車輛火災(zāi)的現(xiàn)場情景來進行小尺寸研究，油盆11內(nèi)燃料液面與車輛模型的頂部保持平齊，解決了因燃料液面不穩(wěn)定而偏離實際火災(zāi)場景情況的問題，提高其與實際隧道車輛火災(zāi)場景相似性；油盆11位置便于調(diào)整，可以模擬不同位置的火災(zāi)情景，油盆11內(nèi)燃燒點與其他結(jié)構(gòu)相互分離，避免火焰對其他裝置的污染和損壞，增加了模擬實驗的安全性；同時，開創(chuàng)性地提出了測量火焰對燃料液面熱輻射的方法，能夠?qū)θ紵俾屎蜔彷椛溥M行實時測量和數(shù)據(jù)分析；便于控制燃料供應(yīng)速度和燃料的回收再利用，實驗裝置可重復(fù)使用，減少耗費。[0029]上述描述僅作為本實用新型可實施的技術(shù)方案提出，不作為對其技術(shù)方案本身的單一限制條件。·
權(quán)利要求1.一種用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置，其特征在于包括供油裝置、車輛模型以及測定裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置，其特征在于所述供油裝置包括支撐架、設(shè)置在支撐架頂部的燃料供應(yīng)槽、設(shè)置在支撐架中間位置并通過管道I與所述燃料供應(yīng)槽相連通的液面恒定槽、與液面恒定槽相鄰的溢流槽、設(shè)置在溢流槽下方并通過管道II與溢流槽底部相連通的積液槽I、通過管道III與所述液面恒定槽相連通的油盆以及通過三通閥與管道III相連的積液槽III。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置，其特征在于所述支撐架為六面體形框架，支撐架相對的兩個側(cè)面上焊接有用于放置液面恒定槽和溢流槽的橫梁，支撐架頂面和底面焊接有穩(wěn)固桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置，其特征在于所述管道I的兩端分別安裝在燃料供應(yīng)槽和液面恒定槽的側(cè)壁底部或底板上，所述管道III的兩端分別安裝在液面恒定槽和油盆的底板上，管道III與油盆的連接處用金屬絲網(wǎng)填充，所述管道I、管道II和管道III上均安裝有流速控制閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置，其特征在于所述液面恒定槽與溢流槽相鄰側(cè)壁的上緣開設(shè)有溢流缺口，所述液面恒定槽和油盆的底板位于同一水平面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置，其特征在于所述車輛模型包括車廂主體、活動設(shè)置在車廂主體頂部的兩個活動罩以及兩塊用于支撐所述油盆的支撐板，所述車廂主體由四塊側(cè)板圍合而成，所述的兩塊支撐板之間留出空隙，所述活動罩的頂部與所述油盆內(nèi)燃料液面高度保持平齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置，其特征在于所述測定裝置包括燃燒速率測量系統(tǒng)和熱輻射測量系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置，其特征在于所述燃燒速率測量系統(tǒng)包括設(shè)置在所述支撐架底部的電子天平和與電子天平通過電信號連接的數(shù)據(jù)處理裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置，其特征在于所述熱輻射測量系統(tǒng)包括嵌插在所述油盆底板上的套管、與套管螺紋連接的水冷式輻射探頭以及與水冷式輻射探頭通過電信號連接的數(shù)據(jù)處理裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置，其特征在于所述套管和水冷式輻射探頭的頂端均高出所述油盆內(nèi)的燃料液面。
專利摘要本實用新型公開了一種用于研究隧道車輛火災(zāi)的實驗?zāi)M裝置，包括供油裝置、車輛模型以及測定裝置。本實用新型通過模擬隧道車輛火災(zāi)的現(xiàn)場情景來進行小尺寸研究，與實際隧道車輛火災(zāi)場景相似性高，實驗裝置和耗材可重復(fù)使用，耗費低，實驗過程安全性強，可以模擬多種位置的火災(zāi)情況，數(shù)據(jù)測量科學(xué)合理，準(zhǔn)確可靠，對該領(lǐng)域的研究具有重大進步意義。
文檔編號G01K17/00GK202748211SQ20122048531
公開日2013年2月20日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者鐘委, 梁天水, 涂銳, 呂金金, 李兆周 申請人:鄭州大學(xué)