细水雾灭火的突变分析

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1、2013年3月第39卷第3期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMarch2013V01．39No．3细水雾灭火的突变分析杨立军佟明羲赵建波(北京航空航天大学宇航学院，北京100191)摘要：为了认识细水雾灭火机理，寻找细水雾作用下的火焰熄灭边界，采用非线性突变理论分析了细水雾灭火过程，推导出火焰能量势函数及火焰临界熄灭温度的表达式，得到了细水雾扑灭正庚烷油盘火的火焰熄灭边界．进行了细水雾针对正庚烷油盘火的灭火实验，实验结果验证了火焰熄灭边界的正确性．相比吸热过程，火焰熄灭温度受氧浓度的作用更为

2、迅速．关键词：细水雾；火灾；突变理论；熄灭边界中图分类号：TU892文献标识码：A文章编号：1001—5965(2013)03-0340-04CatastropheanalysisofthewatermistfiresuppressionprocessYangLijunTongMingxiZhaoJianbo(SchoolofAstronautics，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Tounderstandthewatermistfiresuppressionmecha

3、nismandfindouttheextinguishmentboundary，thewatermistfiresuppressionprocesswasanalyzedwithanon—linearcatastrophetheory．Theex-pressionsoftheflameenergypotentialfunctionandtheflamecriticalextinguishingtemperaturewerededuced．Theextinguishmentcriterionforthen—heptanepoolfirewasobtained．Theextinguishm

4、entboundaryisverifiedbyconductingthewatermistfiresuppressionexperimentsonn—heptanepoolfire．Theeffectofoxygenconcen-trationontheflameextinguishingtemperatureisquickerthanthatofheatabsorption．Keywords：watermist；fires；catastrophetheory；extinguishmentboundary细水雾由于高效、环保、获得方便等优点在工程技术领域得到广泛的应用¨。。．细水雾灭火

5、是一个非常复杂的物理、化学过程，这一过程涉及到换热、流动、燃烧等环节．对细水雾灭火机理的探索，通常是基于流体力学、燃烧学等理论，采用数值模拟手段对细水雾与火焰相互作用过程进行模拟‘3。5。，但由于细水雾灭火过程的复杂性，至今还无法做到准确模拟．此外，由于细水雾作用下的火焰由燃烧到熄灭的过程转变是一个化学反应中断的过程，采用流体力学、热力学中连续函数所描述的控制方程组只能反映熄灭前的细水雾与火焰相互作用过程的参数的变化情况，无法描述由一个稳定态(燃烧)到另一个稳定态(熄灭)的变化过程，因此也无法得到细水雾灭火的火焰熄灭判据(火焰熄灭边界)，火焰熄灭边界只能通过大量的实验得到．然而，细水雾

6、扑灭火灾属于破坏性实验，每一次实体实验的费用都非常昂贵．谢苗诺夫。6’的着火理论只能针对简单闭口系统的预混燃气进行理论分析，无法利用该理论得到细水雾的灭火判据．因此，迫切需要采用新的理论探索细水雾灭火机理．突变理论¨4’是研究外部参数发生连续变化引起系统状态发生突变的一种数学方法，本文尝试应用突变理论建立细水雾灭火过程数学模型，得到火焰熄灭边界及火焰临界熄灭温度，为细水雾灭火的工程应用提供理论指导．1突变模型的建立1．1势函数的导出从细水雾灭火过程中的各能量转化关系着手

7、10。，在不考虑热辐射的情况下，建立该过程的收稿t3期：2012-02—15；网络出版时间：2013-03—1415

8、：56网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20130314．1556．004html基金项目：国家自然科学基金资助项目(51078014)作者简介：杨立军(1970一)，男，黑龙江大庆人，教授，yanglijun@buaa．educn．第3期杨立军等：细水雾灭火的突变分析341能量守恒方程：GC，面dT=p既⋯Q

9、]}e而-E—ha(r—ro)一gn。。[L+C(T一咒)](1)其中，G为燃气流量