摘要：传统的喷洒水和气体灭火系统已不能满足大空间建筑场所的灭火要求,智能消防水炮已逐步成为高大空间和工业场合的灭火新设备.针对当前智能消防水炮射流灭火误差较大的问题,在考虑空气阻力的情况下,构建智能消防水炮射流运动轨迹模型,分析射流轨迹特性,求解初始仰射角,进行定位旋转角补偿.通过仿真实验完善和验证射流运动轨迹模型初始参数,以及它们之间相互约束关系;在实际试验环境下,对通过射流运动轨迹模型计算得到的初始仰射角进行分段修正补偿.实验结果表明,基于考虑空气阻力下的智能消防水炮射流运动轨迹模型的定位时间小于30s,射流落水点和火源中心偏差小于0.3m,射程误差满足国家标准,可为智能消防水炮的控制和研发提供借鉴.

摘要：消防水炮流道结构对射流性能有较大影响,并直接决定现场消防灭火效果。为了提高消防水炮的水力学性能,在传统U型消防水炮炮身结构基础上,采用新的整流段设计方法和弯管中安装隔板的方式对消防水炮炮身流道结构进行了优化设计。建立了2种新的消防水炮流道模型,并利用Fluent软件对所设计的炮身结构进行了流场仿真,通过分析流道壁面的压力分布及出口速度分布情况,表明改进后的消防水炮流道结构可以减少能量损失,对提升消防水炮水射流性能有很好的效果。实验结果证明采用该设计方法达到了优化结构的目的。

摘要：消防水炮自适应炮头可根据流体压力和流量变化自动调整炮口开度,从而显著提升其射流性能。考虑自适应炮头射流系统中流体的压力脉动,结合流体体积弹性模量与刚度间的关系,建立基于时变流体刚度的射流系统参数振动动力学模型,采用多尺度法推导脉动激励频率接近射流系统固有频率和固有频率与脉动频率的组合频率时的共振响应公式,分析射流系统的主共振和组合共振响应。结果表明射流系统发生主共振响应时,激励频率占主导成分,且接近一阶固有频率时系统共振幅值最大;射流系统发生组合共振响应时,激励频率与流体刚度波动频率的组合频率对系统响应的影响与流体脉动频率有关;主共振和组合共振将恶化系统的动力学行为。本项研究可为深入探索自适应炮头射流系统的动力学特性,优化不同工况环境下的设计参数提供理论依据。

摘要：消防水炮是消防作战中的主要装备。它能将水的静压能转化为动能,喷射出各种水流或水雾,用于灭火、冷却、隔热和排烟等消防作业。介绍了消防水炮的分类及工作特点,重点阐述了消防水炮整体结构及关键部件的设计,尤其对消防水炮的流道与喷嘴的结构进行了阐述,并对消防水炮水射流特性及影响射流的因素进行了详细分析。结果表明:消防水炮的结构及工作参数对其射流性能有很大影响;在一定压力范围内,消防水炮进出口截面不变,进口压力越大,消防水炮的流量也越大,可以提高水流出口速度来增加消防水炮的射程,扩大其保护范围。相关分析结果可为消防水炮结构设计和性能优化提供一定的参考。

摘要：介绍了消防水炮的结构形式,对与消防水炮水力学性能相关的射流稳定性、结构设计与优化和射流轨迹3部分内容进行了分析。总结了目前消防水炮研究过程中存在的局限性,并对未来消防水炮的发展进行了展望。

摘要：消防水炮在现代消防灭火作战中起着越来越重要的作用,喷嘴是消防水炮产生射流的关键部件,其结构参数直接影响消防水炮的射流性能。为研究消防水炮喷嘴结构参数对射流特性的影响,该文设计了一种直流喷雾两用型消防水炮喷嘴。采用数值计算方法,利用Fluent软件对喷嘴直流射流和喷雾射流进行了仿真分析。同时具体分析了喷嘴出口直线段长度、喷嘴出口圆环面积、喷嘴喉管结构以及喷嘴芯结构等结构参数对射流特性的影响,得出了最佳的喷嘴结构参数。所设计的直流喷雾两用型喷嘴安装于移动式消防水炮上,初步实验验证射流效果较好。相关结论为消防水炮灭火提供了一定的理论指导。

摘要：设计了截面积近似相等的3种稳流器，以各稳流器体积相同和表面积相同这2种方案，开展了水炮设计流量为1500m3／h下的内部流动数值模拟．结果表明：加装稳流器对流动状态改善效果明显，出口轴线上速度的增加均大于无稳流器的情况；水炮加装3种稳流器后产生的总流动损失均在0．10～0．13MPa，稳流器区域产生的流动损失约占总损失的55％；弹尾形（Ⅲ型）紊流器总流动损失最小，但整流效果不如截面为双层圆管形（I型）的稳流器以及截面为多个矩形（Ⅱ型）的稳流器．弹尾形稳流器进口结构形式较优，产生的动水压损失小；稳流器的表面积对整流效果的影响大于稳流器体积的影响；水炮出口平均湍动能k值在无紊流器情况下最大；稳流器存在合适的长度值，达到该值后安装位置对稳流效果影响较小．

摘要：为了提高消防水炮的射程,以PSKDY40型消防水炮为原型,对炮头流道结构进行多目标优化.以炮头的喉管通径、喉管长度和喉部收缩角为变量,以最小化出口湍流动能和最大化出口平均速度为目标,使用拉丁超立方设计方法进行试验设计并结合数值模拟生成RBF近似模型.利用NSGA-Ⅱ算法对炮头流道结构进行多目标优化并得到了Pareto最优解集.分析结果表明:RBF模型具有较高的拟合精度,可以提高炮头流道的优化效率;选取的3个变量中喉管通径对炮头的喷射性能影响最大;优化之后的出口湍流动能和出口速度这2个目标均优于原始模型.

摘要：为提高消防水炮射程,消除管内流道中的涡流和横向流,需在弯管流道内安放导流片.以5种不同曲率半径的弯管为对象,在管内安放位置不同、数量不同的导流片,进行水炮设计流量为400 m^3/h的内部流动数值模拟.结果表明:安放导流片可消除管内湍流核心区,改善流动状态,减小出口湍动能.当曲率半径为1.2~1.4倍的管内径时,安放导流片后管内的湍动能大幅减小,且出口最大湍动能为不加导流片时的一半以下;曲率半径较小时,安放单片导流片的进出口压差与安装双片导流片的压差相差不大;曲率半径大于管内直径时,前者的压差小于后者的压差;在靠近弯管内壁安放单片导流片后,水炮结构紧凑,且压差比双片导流片小,管内流体的旋转和振动最少,因此在设计消防水炮时优先选择单片导流片.

摘要：为了改善消防水炮的水射流性能,提高其消防灭火效率,设计了一种新型固定式消防水炮,并对其流道能量损失及炮头水流出口速度进行了水力学理论计算。采用Fluent流场仿真软件对炮身内部流体流态进行了仿真分析,得到较好的炮身形状及结构;对消防水炮炮头喷嘴射流性能进行了仿真分析,比较了直流射流和喷雾射流这两种射流方式的效果;最后进行了初步的现场射流实验。仿真结果和实验测试表明:所设计的新型固定式消防水炮能满足实际消防作战使用要求,相关结论可为其它规格和类型的消防水炮设计提供参考依据。