单、双喷头细水雾对正庚烷池火灾的抑制作用

为了研究单、双喷头细水雾抑灭正庚烷池火灾的效能和机理,在半体积飞机模拟货舱中开展了单、双喷头细水雾雾滴粒径测试和抑灭20 cm 正庚烷池火灾的实验研究。结果表明,双喷头细水雾协同工作会导致雾滴之间相互碰撞发生二次破碎,有助于雾化效果的提升。通过对燃料表面温度、火焰区平均温度和舱内氧气浓度的测量和计算,对比分析了单、双喷头细水雾抑灭火的主导机理。结果表明,单喷头细水雾灭火的平均时间为283.14 s,耗水量约为3.54 L,燃料表面冷却是其抑灭火的主导机理。双喷头细水雾灭火的平均时间为212.22 s,耗水量约为5.31L,火焰冷却是其抑灭火的主导机理。     

低气压环境下飞机货舱轰燃规律的实验研究

为研究低气压环境下飞机货舱火灾发展至轰燃的内在规律,利用1/4体积标准飞机货舱在海拔4 260 m、气压60 kPa的环境下开展了一系列火灾轰燃实验。选择航空煤油作为主燃料,以单壁瓦楞纸箱被引燃作为轰燃发生的判据,研究低气压环境下不同火源尺寸对轰燃的影响。通过对飞机货舱内热烟气层平均温度、地板所受辐射热通量、燃料热释放速率和烟气体积分数的测量和分析,探讨低气压环境下轰燃发生的临界条件和表现形式。结果表明,火源尺寸的增大提高了轰燃发生的可能性和轰燃的剧烈程度,在达到引发轰燃所需的临界火源尺寸后,继续增大火源尺寸会使轰燃发生的时间提前;60 kPa压力环境下飞机货舱轰燃所需的临界条件为：上部热烟气层平均温度达到553.5 ℃,地板所受辐射热通量达到19.85 kW/m2。     

气液流量对低压双流体细水雾雾场特性的影响

由于对民机货舱中不同气液流量的低压双流体细水雾研究较少,且对单个喷头雾通量和雾动量的定量、定性分析不够完善,还需设计开展实验进行更深入的研究。参考美国联邦航空管理局（简称“FAA”）制定的相关标准,设计并搭建飞机货舱低压双流体细水雾实验平台,主要包括FAA全尺寸飞机货舱、低压双流体细水雾系统。采用的喷头与常规的喷头有所不同,喷出的细水雾是一个圆形平面,具有优良的弥散性和滞空性。实验中采用马尔文粒径分析仪结合Spraytec软件测量不同气液流量下的细水雾雾滴粒径,发现当气体流量从250 L/min增加至350 L/min、液体流量保持0.5 L/min不变时,细水雾雾滴粒径从130 μm降低至95 μm;当液体流量分别为0.75 L/min和1.0 L/min时,粒径大小分别从161 μm降至110 μm,从201 μm降至142 μm。根据美国防火协会的标准,采用量杯收集法测量得到不同气液流量下的雾通量,发现单独增加气体流量或液体流量,其雾通量都会增加。当气体流量为350 L/min、液体流量为1.0 L/min时,雾通量达到最大值,为0.255 L/（min·m2）。利用粒子图像测速仪的高速摄像机拍摄喷雾照片,测量雾滴速度,结果显示,在3种不同的液体流量工况下,随着气体流量从250 L/min增加至350 L/min,对应的雾滴速度均近似以0.04的增长率上升,最小值为8.5 m/s,最大值为16.0 m/s。在假设细水雾雾滴形状为球状时,雾动量关系式由雾滴质量与速度的乘积得到。选取雾滴速度最大值代入公式,得到单个雾滴在不同气液流量下的雾动量变化曲线,发现当气体流量为250 L/min、液体流量为1.0 L/min时,单个雾滴动量达到最大值,为3.6×10-8 kg·m/s。通过实验研究不同气液流量对低压双流体细水雾雾场特性的影响,得出以下结论：当液体流量不变,气体流量从250 L/min以25 L/min的变化率增加至350 L/min时,雾滴粒径和雾动量逐渐减小,而雾滴速度和雾通量逐渐增加;当气体流量不变,液体流量从0.5 L/min以0.25 L/min的变化率增加至1.0 L/min时,雾滴粒径、雾动量和雾通量均逐渐增大,而雾滴速度逐渐减小。对于单个雾滴,雾动量取决于雾滴粒径的大小;而对于喷头喷出的所有雾滴,雾滴速度决定了整体雾动量的大小。今后课题将进行细水雾灭火实验,探究达到最佳灭火效果的气液流量。结论可用于飞机货舱细水雾灭火系统的设计与改进,为飞机防火系统一些参数的设置提供了实验和理论基础。