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1、(10)申请公布号 CN 103542996 A (43)申请公布日 2014.01.29 CN 103542996 A (21)申请号 201210241136.2 (22)申请日 2012.07.12 G01M 9/00(2006.01) (71)申请人 南京理工大学 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫 200 号 (72)发明人 郭耸 李权威 彭敏君 余罕元 (74)专利代理机构 南京理工大学专利中心 32203 代理人 朱显国 (54) 发明名称 一种六侧面火旋风实验装置 (57) 摘要 本发明公开了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。
2、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。本实验装置通过调整可移动钢化 玻璃门的开口模式和宽度来模拟火场中进风变化 的情况， 和传统的六侧面火旋风发生装置相比增 加了实验的多样性及扩大了研究的范围， 可以研 究不同进风口模式和宽度下火旋风形成条件和规 律。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图2页 (10)申请公布号 C。
3、N 103542996 A CN 103542996 A 1/1 页 2 1. 一种六侧面火旋风实验装置， 其特征在于包括正六边形的柱体框架 (1)、 置于柱体 框架 (1) 顶部和底部外侧边的水平滑动槽 (4)、 可移动钢化玻璃门 (2)、 集烟罩 (6) 和燃料 池(5)， 所述的可移动钢化玻璃门(2)与所述柱体框架(1)配套设置并置于所述水平滑动槽 (4) 内， 所述的集烟罩 (6) 设置在所述柱体框架 (1) 正上方， 所述燃料池 (5) 内置在所述柱 体框架 (1) 底部中心处。 2. 根据权利要求 1 所述的六侧面火旋风实验装置， 其特征在于所述柱体框架 (1) 由六 个长宽尺寸比。
4、为 3:1 的矩形框焊接而成。 3. 根据权利要求 1 所述的六侧面火旋风实验装置， 其特征在于所述可移动钢化玻璃门 （2） 四周包裹不锈钢板， 在其底边和顶边上安装多个钢制滑轮 （3） 。 4. 根据权利要求 1 所述的六侧面火旋风实验装置， 其特征在于在所述水平滑槽 (4) 上 设置有刻度。 5. 根据权利要求 1 所述的六侧面火旋风实验装置， 其特征在于所述集烟罩 (6) 与正六 边形的柱体框架 (1) 不连接， 所述的集烟罩 (6) 的风口面积大于所述柱体框架 (1) 的俯视 面积， 其比例为 30:17。 6. 根据权利要求 1 或 5 所述的六侧面火旋风实验装置， 其特征在于在所述。
5、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。 权 利 要 求 书 CN 103542996 A 2 1/2 页 3 一种六侧面火旋风实验装置 技术领域 0001 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 0002 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。
6、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。
7、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 0003 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。 0004 实现本。
8、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。 0005 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 0006 图 1。
9、 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。 0007 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。 说 明 书 CN 103542996 A 3 2/2 页 4 0008 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 0009 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。
10、， 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。
11、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。 0010 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 5cm5cm5cm,。
12、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。 0011 在实验进行时， 火焰会因自然对流以及热浮力作用而向上运动形成火羽流， 当气 流沿着可移动钢化玻璃门 2 内侧水平切向进入时， 产生的力矩会使得气流发生旋转， 由于 热浮力作用， 低密度的气体必然会集中到中心区域并向上运动， 从而强化火羽流， 由此形成 火旋风。实验开始时， 开启墙壁上轴流式排烟风机 8 的开关， 轴流式排烟风机 8 开始运转， 在装置中提供向上的气流， 便于烟气的排放， 同时也增加了向。
13、上空气流的上升速度， 利于火 旋风的形成， 实验结束后帮助清除实验室内的残余烟气。 0012 本发明不仅可以通过调节可移动钢化玻璃门 2 的开口模式， 来模拟在单开口， 对 称多开口和不对称多开口等形式下不同剪切流场对火旋风形成的条件和规律的影响， 还可 以通过在某种开口模式下进行开口宽度的调节， 研究不同进风宽度对火旋风形成的影响和 规律， 增加了实验研究的多样性， 扩大了研究的范围， 使装置的普适性更强。 说 明 书 CN 103542996 A 4 1/2 页 5 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103542996 A 5 2/2 页 6 图 3 说 明 书 附 图 CN 103542996 A 6 。