[发明专利]一种六侧面火旋风实验装置

说明书

技术领域

 本发明属于火灾安全技术领域，特别涉及一种能在不同进风模式和宽度下模拟火旋风的一种实验装置。

背景技术

在森林草原火灾、中低强度的计划焚烧以及一些城市建筑火灾发生时，常常会出现一种表现为旋转火焰的强对流火灾现象，当旋转火焰的强度足够大时，其火焰的运动方式会突然改变，形成伴有强烈的螺旋式上升运动的火旋风。火场中不同的进风口宽度和模式会形成不同类型的空气流场，这会造成自然卷吸空气流速变化，旋转流场逐层向内传播速度不同，形成火旋风的难易程度不同，火旋风燃烧强度、燃烧温度、旋转速度以及火焰高度不同，火灾的热释放速率也不尽相同。同时形成的火旋风火头和热流方向会发生突变，难以预测，这将严重威胁扑救人员的安全，并且火旋风携带大量的燃烧屑块散布到火区以外更远的地方，形成新的火源，这将使火场局势失去控制，造成更多的人员伤亡和财产损失。自六七十年代起人们对火旋风就有研究，在火旋风诱发机制，实验模拟和数值模拟等方面取得了一定的成果，其中实验模拟装置的研发着重在如何形成剪切流场，并且提高剪切流场稳定性等方面，例如，张林鹤（竖形槽道模型中火旋风的发生与旋转规律研究，火灾科学）等设计了一个六边形的火旋风发生装置，该装置为一个围墙式六棱柱体，在六个边角处中心对称开有6条宽度相同的缝隙，并设置了导流板。这种发生装置开口模式一定，且只能提供一种开口宽度下火旋风的实验研究，实验形式单一，应用范围小。目前国内外对于火场中不同进风模式和宽度下火旋风形成的机制，结构特征变化，特征参数变化的研究甚少，在现有的技术资料中没有发现有关这方面专有实验装置的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能在不同进风模式和宽度下模拟火旋风的实验装置。

实现本发明目的的技术解决方案：一种六侧面火旋风实验装置，包括正六边形的柱体框架、置于柱体框架顶部和底部外侧边的水平滑动槽、可移动钢化玻璃门、集烟罩和燃料池，可移动钢化玻璃门与正六边形的柱体框架配套设置并置于水平滑动槽内，集烟罩设置于柱体框架正上方，燃料池内置在柱体框架底部中心处。

本发明具有以下优点：六扇可移动钢化玻璃门均固定在柱体框架的顶部和底部外侧边的水平滑槽内，可以自由调整开口模式和调节开口宽度，并且不同的开口模式和开口宽度也可以自由组合，研究火旋风在多种条件下的形成机制和规律，增加了实验多样性，扩大了研究范围。

附图说明

图1是本发明一种六侧面火旋风实验装置实施例的结构示意图。

图2是本发明所述可移动钢化玻璃门下边缘滑轮和所在滑槽的结构示意图。

图3是本发明实施例中所述实验装置的俯视图。

具体实施方式

参见图1，本实施例中所述装置的壳体为正六边形的柱体框架1，该柱体框架1由六个长宽尺寸比为3:1的矩形框焊接而成，每个矩形框由不锈钢管（本实例中不锈钢管截面为2.5cm宽的正方形结构）制成，柱体框架1固定在地面上，是火旋风实验装置的主体结构；为了固定和移动可移动钢化玻璃门2，在柱体框架1的顶部和底部的正六边形外侧边上设置了水平滑动槽4；为了方便实验现象的观察，可移动钢化玻璃门2由钢化玻璃制成，可移动钢化玻璃门2与柱体框架1尺寸配套；为了安全和便于安装滑轮，在可移动钢化玻璃门2四周包裹不锈钢板；每个可移动钢化玻璃门2侧边中心高度处设有把手，其底边和顶边上安装若干个钢制滑轮3，可移动钢化玻璃门2安装在柱体框架1的水平滑槽4内，方便可移动钢化玻璃门的移动；为了便于实验开口宽度的定量调整，在水平滑槽4上设置有刻度，参见图2。在柱体框架1上方设置了集烟罩6，为了避免火旋风发生过程中因燃料燃烧不完全形成的烟气速率大于轴流式排烟风机8的排烟速率，而导致实验装置内烟气积聚，影响实验效果和实验现象的观察，本实例的集烟罩6与正六边形的柱体框架1不连接，集烟罩6的风口面积大于正六边形的柱体框架1的俯视面积，其比例优选30:17，在集烟罩6的顶部设有开口，与排烟管道7相连，直通到室外，轴流式排烟风机8嵌在排烟管道7内部。

如图3所示，在开口模式为六个对称开口的情况下，调节可移动钢化玻璃门2的开口宽度，来模拟不同进风宽度下火旋风的形成条件和规律。敞口可盛放燃料的燃料池5，其规格有5cm                                                5cm5cm,10cm10cm5cm,15cm15cm10cm,20cm20cm5cm,20cm 20cm10cm，30cm30cm10cm，放于柱体框架1的底部中心处，用于模拟火灾燃烧。