隨著科技的不斷發(fā)展,如今大空間建筑越來越多,以及各種大規(guī)格油碼頭及石油儲罐區(qū)等大型消防場所的建設,對于消防炮的研究提出了新的要求。目前全球對消防炮射流軌跡的研究還是停留在試驗研究中,缺乏系統的理論研究。要研究消防水炮的射流軌跡，在理想狀態(tài)下及實體電動消防水炮兩個方面入手,對射流進行理論分析,并借助Simulink軟件建立射流軌跡的仿真模型,然后利用試驗數據校核仿真模型,最后借助模型分析解決一些射流性能方面的問題。
研究自動消防水炮射流結構及穩(wěn)定性問題上。首先分析射流的破碎方式,以及相關概念和破碎理論,用K-H不穩(wěn)定理論以及R-T不穩(wěn)定性理論來描述消防炮射流破碎過程。由于破碎存在的原因,消防炮射流與諸如炮彈等固體的飛行有本質的區(qū)別,不能用質點運動軌跡方法對其進行比較。大空間消防炮射流的影響因素可分為三類:輸入能量,內部結構參數,和外界因素。先討論理想狀態(tài)下消防炮射流軌跡(即只受輸入能量的影響在靜止的大氣中運動的射流)問題。對射流進行受力分析,得到消防炮射流運動的微分方程,進而研究射流初始條件和空氣阻力問題。由于建立完畢的射流運動微分方程很難直接求解,因此借助Matlab軟件中的Simulink仿真環(huán)境對理想狀態(tài)下消防炮射流軌跡進行仿真建模。
把消防炮內部結構參數加入到考察對象中,即研究實體消防炮射流軌跡問題。先分析實體消防炮射流的影響因素定義和產生原因,然后對于消防炮結構進行分析和優(yōu)化試驗,確定最優(yōu)化的消防炮結構,并利用Fluent流體計算軟件對優(yōu)化后的消防炮進行內部流場分析,求得軸向速度矢量效率。接著把軸向速度矢量效率帶入理想狀態(tài)下射流軌跡仿真模型的運動模塊中,并運用多元線性回歸模型分析確定射流截面積公式,建立射流截面積仿真模塊,完成實體消防炮射流軌跡仿真模型。最后借助射流試驗數據對模型進行校核,確定其正確性。利用建立完畢的實體消防炮射流軌跡仿真模型研究與消防炮射流性能有關的問題。
把三個主要工況參數中一個參數為變量,另兩個參數為定值,考察此工況參數變化時,電控消防炮水平射程的變化情況,從而確定其對于固定消防炮射流軌跡的影響。然后研究外界因素(風力)對消防炮射流的影響,通過理論分析和修訂實體高空消防炮射流軌跡仿真模型,考察其對于射流軌跡的影響。最后引入”有效滅火半徑“這一概念。從定義和現實意義的角度,分析提出”有效滅火半徑“的合理性和必要性,并提出它的研究方法的初步設想。這些提出為以后的進一步研究提出了方向和依據。
