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专利名称：一种用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实验模拟装置，尤其涉及一种用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置。
背景技术：
随着世界经济的发展，基础设施不断完善，道路资源的人均占有率逐渐提高，山岭隧道、城市隧道和水底隧道相继出现，机动车的人均占有量也日益提高，与此同时，车祸发生率和事故死亡率也逐年上升。如果车辆在隧道内发生火灾，由于隧道空间近似于封闭，极易造成群死群伤的灾难性后果。由于车辆火灾规模通常较大，在一定条件下可能会引燃相邻车厢或车辆并造成火灾规模迅速增大。目前，国内外学者对车辆火灾的研究大都采用城市燃气、浸有汽油的木垛或者油盆火来模拟车辆燃烧过程。Lee等人在一条长13. 7m、横截面积为O. 27m2的小尺寸试验台上对抑制隧道车辆火灾烟气逆流的临界纵向通风风速进行了研究，中国科学技术大学胡隆华等人通过小尺寸和全尺寸隧道实验研究，测量了隧道车辆火灾烟气温度场和不同纵向风风速下烟气蔓延的热物理特性。然而先前的研究内容很少考虑车厢对火焰卷吸空气的阻碍作用，也未曾考虑燃料液面的变化对火焰发展特性的干扰，显然与实际的车辆火灾场景有较大出入。相关的研究已经表明火源功率与燃料燃烧速率有较为密切的关系，而燃烧速率的大小取决于火焰对燃料的热反馈，热反馈包括对流、辐射和热传导三个部分，其中辐射因素占70%，因此，为揭示火源功率的表现机理，测量火焰对燃料液面的热辐射是很有必要的。另外，全尺寸车辆耗材大，样式多，火灾实验不易开展；CFD模拟的精确性和有效性与实际情况有较大出入。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置，通过模拟隧道车辆火灾的现场情景来进行小尺寸研究，与实际隧道车辆火灾场景相似性高，实验装置和耗材可重复使用，耗费低，实验过程安全性强，可以模拟多种位置的火灾情况，数据测量科学合理，准确可靠，对该领域的研究具有重大进步意义。为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是一种用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置，包括供油装置、车辆模型以及测定装置。作为本实用新型的一种优选技术方案，所述供油装置包括支撑架、设置在支撑架顶部的燃料供应槽、设置在支撑架中间位置并通过管道I与所述燃料供应槽相连通的液面恒定槽、与液面恒定槽相邻的溢流槽、设置在溢流槽下方并通过管道II与溢流槽底部相连通的积液槽I、通过管道III与所述液面恒定槽相连通的油盆以及通过三通阀与管道III相连的积液槽III。·作为本实用新型的一种优选技术方案，所述支撑架为六面体形框架，支撑架相对的两个侧面上焊接有用于放置液面恒定槽和溢流槽的横梁，支撑架顶面和底面焊接有稳固杆。作为本实用新型的一种优选技术方案，所述管道I的两端分别安装在燃料供应槽和液面恒定槽·的侧壁底部或底板上，所述管道III的两端分别安装在液面恒定槽和油盆的底板上，管道III与油盆的连接处用金属丝网填充，所述管道I、管道II和管道III上均安装有流速控制阀。作为本实用新型的一种优选技术方案，所述液面恒定槽与溢流槽相邻侧壁的上缘开设有溢流缺口，所述液面恒定槽和油盆的底板位于同一水平面。作为本实用新型的一种优选技术方案，所述车辆模型包括车厢主体、活动设置在车厢主体顶部的两个活动罩以及两块用于支撑所述油盆的支撑板，所述车厢主体由四块侧板围合而成，所述的两块支撑板之间留出空隙，所述活动罩的顶部与所述油盆内燃料液面高度保持平齐。作为本实用新型的一种优选技术方案，所述测定装置包括燃烧速率测量系统和热辐射测量系统。作为本实用新型的一种优选技术方案，所述燃烧速率测量系统包括设置在所述支撑架底部的电子天平和与电子天平通过电信号连接的数据处理装置。作为本实用新型的一种优选技术方案，所述热辐射测量系统包括嵌插在所述油盆底板上的套管、与套管螺纹连接的水冷式辐射探头以及与水冷式辐射探头通过电信号连接的数据处理装置。作为本实用新型的一种优选技术方案，所述套管和水冷式辐射探头的顶端均高出所述油盆内的燃料液面。采用上述技术方案所产生的有益效果在于①本实用新型通过模拟隧道车辆火灾的现场情景来进行小尺寸研究，油盆内燃料液面与车辆模型的顶部保持平齐，解决了因油池火液面不稳定而偏离实际火灾场景情况的问题，提高其与实际隧道车辆火灾场景相似性；②油盆位置便于调整，可以模拟不同位置的火灾情景，油盆内燃烧点与其他结构相互分离，避免火焰对其他装置的污染和损坏，增加了模拟实验的安全性；③同时，开创性地提出了测量火焰对燃料液面热辐射的方法，能够对燃烧速率和热辐射进行实时测量和数据分析；④便于控制燃料供应速度和燃料的回收再利用，实验装置可重复使用，减少耗费。

图I是本实用新型供油装置的结构示意图。图2是本实用新型车辆模型的结构示意图。图3是图I中支撑架的立体图。图4是图I中液面恒定槽和溢流槽的结构示意图。图中1、燃料供应槽2、支撑架3、溢流槽4、积液槽I 5、电子天平6、液面恒定槽7、管道I 8、积液槽II 9、管道III 10、水冷式辐射探头11、油盆12、金属丝网13、套管14、三通阀15、车厢主体16、支撑板17、活动罩18、稳固杆19、管道II 20、流速控制阀21、横梁。
具体实施方式
[0022]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。参看附图，本实用新型一个具体实施方式
的结构中包括供油装置、车辆模型以及测定装置。参 看附图I和3，供油装置包括支撑架2、设置在支撑架2顶部的燃料供应槽I、设置在支撑架2中间位置并通过管道I 7与燃料供应槽I相连通的液面恒定槽6、与液面恒定槽6相邻的溢流槽3、设置在溢流槽3下方并通过管道II 19与溢流槽3底部相连通的积液槽I 4、通过管道III9与液面恒定槽6相连通的油盆11以及通过三通阀14与管道III9相连的积液槽III 8，支撑架2为六面体形框架，支撑架2相对的两个侧面上焊接有用于放置液面恒定槽6和溢流槽3的横梁21，支撑架2顶面和底面焊接有稳固杆18 ;管道I 7的两端分别安装在燃料供应槽I和液面恒定槽6的侧壁底部，管道III 9的两端分别安装在液面恒定槽6和油盆11的底板上，管道III 9与油盆11的连接处用金属丝网12填充，管道I 7、管道
II19和管道III 9上均安装有流速控制阀20 ;液面恒定槽6与溢流槽3相邻侧壁的上缘开设有溢流缺口，液面恒定槽6和油盆11的底板位于同一水平面。参看附图2，车辆模型包括车厢主体15、活动设置在车厢主体15顶部的两个活动罩17以及两块用于支撑油盆11的支撑板16，车厢主体15由四块侧板围合而成，两块支撑板16之间留出空隙，活动罩17的顶部与油盆11内燃料液面高度保持平齐。参看附图I，测定装置包括燃烧速率测量系统和热辐射测量系统，燃烧速率测量系统包括设置在支撑架2底部的电子天平5和与电子天平5通过电信号连接的数据处理装置，热辐射测量系统包括嵌插在油盆11底板上的套管13、与套管13螺纹连接的水冷式辐射探头10以及与水冷式辐射探头10通过电信号连接的数据处理装置，套管13和水冷式辐射探头10的顶端均高出油盆11内的燃料液面。本实用新型的工作原理是①储存在燃料供应槽I内的燃料能够通过管道I 7流入液面恒定槽6，继而通过管道III 9流入油盆11进行燃烧，调整流速控制阀20使燃料供应速率大于油盆11内燃料燃烧的消耗速率，液面恒定槽6内的多余燃料通过溢流缺口溢出到溢流槽3，继而通过管道II 19流入积液槽I 4进行回收利用，从而使液面恒定槽6内的燃料液面保持恒定，同时，液面恒定槽6、管道III 9以及油盆11组成一个连通器结构，从而维持油盆11与液面恒定槽6内燃料的液面保持在同一水平高度，即同步恒定三通阀14能够在实验过程中保证燃料的正常供应，并在实验结束后将油盆11内的燃料回收到积液槽II 8中；③电子天平5和水冷式辐射探头10分别用于测量燃料消耗量和热辐射通量，并通过配套的数据处理装置进行数据处理和分析；④管道III9与油盆11的连接处填充的金属丝网能够起到缓冲和阻燃作用，具体来讲，在实验过程中可以削弱燃料供给对油盆11内燃料液面的冲击，在实验结束后用以防止回收燃料时火焰顺管道III 9向下蔓延。本实用新型通过模拟隧道车辆火灾的现场情景来进行小尺寸研究，油盆11内燃料液面与车辆模型的顶部保持平齐，解决了因燃料液面不稳定而偏离实际火灾场景情况的问题，提高其与实际隧道车辆火灾场景相似性；油盆11位置便于调整，可以模拟不同位置的火灾情景，油盆11内燃烧点与其他结构相互分离，避免火焰对其他装置的污染和损坏，增加了模拟实验的安全性；同时，开创性地提出了测量火焰对燃料液面热辐射的方法，能够对燃烧速率和热辐射进行实时测量和数据分析；便于控制燃料供应速度和燃料的回收再利用，实验装置可重复使用，减少耗费。[0029]上述描述仅作为本实用新型可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。·
权利要求1.一种用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置，其特征在于包括供油装置、车辆模型以及测定装置。
2.根据权利要求I所述的用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置，其特征在于所述供油装置包括支撑架、设置在支撑架顶部的燃料供应槽、设置在支撑架中间位置并通过管道I与所述燃料供应槽相连通的液面恒定槽、与液面恒定槽相邻的溢流槽、设置在溢流槽下方并通过管道II与溢流槽底部相连通的积液槽I、通过管道III与所述液面恒定槽相连通的油盆以及通过三通阀与管道III相连的积液槽III。
3.根据权利要求2所述的用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置，其特征在于所述支撑架为六面体形框架，支撑架相对的两个侧面上焊接有用于放置液面恒定槽和溢流槽的横梁，支撑架顶面和底面焊接有稳固杆。
4.根据权利要求2所述的用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置，其特征在于所述管道I的两端分别安装在燃料供应槽和液面恒定槽的侧壁底部或底板上，所述管道III的两端分别安装在液面恒定槽和油盆的底板上，管道III与油盆的连接处用金属丝网填充，所述管道I、管道II和管道III上均安装有流速控制阀。
5.根据权利要求2所述的用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置，其特征在于所述液面恒定槽与溢流槽相邻侧壁的上缘开设有溢流缺口，所述液面恒定槽和油盆的底板位于同一水平面。
6.根据权利要求2所述的用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置，其特征在于所述车辆模型包括车厢主体、活动设置在车厢主体顶部的两个活动罩以及两块用于支撑所述油盆的支撑板，所述车厢主体由四块侧板围合而成，所述的两块支撑板之间留出空隙，所述活动罩的顶部与所述油盆内燃料液面高度保持平齐。
7.根据权利要求2所述的用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置，其特征在于所述测定装置包括燃烧速率测量系统和热辐射测量系统。
8.根据权利要求7所述的用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置，其特征在于所述燃烧速率测量系统包括设置在所述支撑架底部的电子天平和与电子天平通过电信号连接的数据处理装置。
9.根据权利要求7所述的用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置，其特征在于所述热辐射测量系统包括嵌插在所述油盆底板上的套管、与套管螺纹连接的水冷式辐射探头以及与水冷式辐射探头通过电信号连接的数据处理装置。
10.根据权利要求9所述的用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置，其特征在于所述套管和水冷式辐射探头的顶端均高出所述油盆内的燃料液面。
专利摘要本实用新型公开了一种用于研究隧道车辆火灾的实验模拟装置，包括供油装置、车辆模型以及测定装置。本实用新型通过模拟隧道车辆火灾的现场情景来进行小尺寸研究，与实际隧道车辆火灾场景相似性高，实验装置和耗材可重复使用，耗费低，实验过程安全性强，可以模拟多种位置的火灾情况，数据测量科学合理，准确可靠，对该领域的研究具有重大进步意义。
文档编号G01K17/00GK202748211SQ20122048531
公开日2013年2月20日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者钟委, 梁天水, 涂锐, 吕金金, 李兆周 申请人:郑州大学