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申请/专利权人：中国矿业大学(北京)

摘要：本发明公开了一种模拟注惰对罐顶破坏后储罐内流场影响的装置及方法，主要包括：储罐模拟模块、油蒸气模拟模块、注惰模块、示踪模块、监测模块和控制模块。储罐模拟模块是由侧壁和不同破坏形式的罐顶组成；油蒸气模拟模块主要包括气瓶和扩散器，用于均匀向储罐内供给可燃气体，模拟火灾时油品蒸发过程；注惰模块向储罐内注入惰气；示踪模块显示着火、灭火过程中储罐内流场；监测模块监测流场、温度等信息；控制模块用于控制可燃气体流量、注惰位置和注惰速率，实现对不同罐顶破坏形式和不同注惰条件下着火储罐内部流场的模拟，确定罐顶破坏形式和注惰条件对流场的影响，明确不同罐顶破坏形式下最佳注惰位置及速率，为储罐灭火策略的制定提供参考。

主权项：1.一种模拟注惰对罐顶破坏后储罐内流场影响的装置，其特征在于：所述的装置由储罐模拟模块、油蒸气模拟模块、点火模块、注惰模块、示踪模块、监测模块和控制模块组成；所述储罐模拟模块主要包括侧壁装置和罐顶破坏模拟装置，所述侧壁装置包括圆筒和升降台，可通过所述升降台改变所述圆通的高度，实现对不同侧壁高度储罐罐壁的模拟。所述罐顶破坏模拟装置可调整罐顶破坏面积和破坏形状，固定在所述侧壁装置上端，用于模拟实际储罐火灾发生后储罐罐顶不同面积和不同形式的破坏工况；所述油蒸气模拟模块主要包括供气装置和扩散装置，用于提供可燃气体并使其在所述扩散器上端均匀溢出，模拟实际储罐火灾发生后油品受热蒸发过程；所述供气装置包括气瓶、减压阀、导气管和可燃气体流量计，用于为所述扩散装置供给可燃气体，并可通过所述控制模块调节可燃气体流量；所述扩散装置包括所述扩散器、出气口、扩散器支架和整流材料，用于整流可燃气体，使可燃气体在所述扩散器上端均匀溢出；所述扩散器直径略小于所述圆筒内径，固定在所述圆筒内，并在边缘实现密封。所述点火模块固定在所述储罐模拟模块内，用于点燃所述扩散器上方通入的可燃气体，并可通过所述控制模块控制点火时间；所述注惰模块主要包括惰气气瓶、开关阀门、喷嘴、伸缩管、万向轴和惰气流量计，用于供给并在所述储罐模拟模块内喷射惰气；所述惰气气瓶用于向所述喷嘴供给惰气；所述减压阀设置在所述惰气气瓶上，以控制惰气的输出压力，进而控制惰气的输出流量；所述喷嘴用于向所述储罐模拟模块内喷射惰气；所述伸缩管与所述喷嘴连接，用于调节所述喷嘴高度；所述万向轴与所述喷嘴连接，用于调整所述喷嘴的角度；所述惰气流量计用于实时测量惰气的输出流量，并反馈给所述控制模块；所述注惰模块通过所述惰气气瓶、所述减压阀、所述喷嘴、所述伸缩管和所述万向轴实现向所述储罐模拟模块内注入不同流量、不同入射角度的惰气，实现火灾发生后不同注惰条件的模拟；所述示踪模块主要包括可燃气体示踪装置和惰气示踪装置，所述可燃气体示踪装置主要包括可燃气体粒子发生器、可燃气体缓冲罐和可燃气体单向阀门组，所述可燃气体示踪装置与所述油蒸气模拟模块连接，用于向可燃气体内均匀注入示踪粒子，并进入所述储罐模拟模块中，用于显示不同罐顶破坏形式下储罐火灾燃烧过程中内部流场；所述惰气示踪装置均主要包括惰气粒子发生器、惰气缓冲罐和惰气单向阀门组，所述惰气示踪装置和所述注惰模块相连接，用于向惰气内均匀注入示踪粒子，并进入所述储罐模拟模块中，用于显示不同罐顶破坏形式下储罐火灾注惰灭火过程中内部流场；所述监测模块主要包括图像监测系统、温度监测系统和辐射监测系统；所述图像监测系统包括脉冲激光器、高速摄像机和录像机，所述脉冲激光器用于发射不同波段的激光形成片光源，所述片光源用于增强所述圆筒内部的光强，并激发所述示踪粒子发出荧光；所述高速摄像机用于拍摄所述片光源覆盖区域，以所述圆筒轴心为基点在不同方向处部署所述高速摄像机，进而获取所述示踪粒子的瞬态位置，监测所述圆筒内部流场分布和惰气扩散运移情况；所述录像机用于拍摄火焰的形态特征；所述温度监测系统用于监测所述圆筒内部温度和所述圆筒外侧壁温度信息；所述辐射监测系统包括热流计和热流计支架，所述热流计支架固定所述储罐模拟模块外部，用于监测火焰对外辐射强度；所述控制模块主要用于控制所述油蒸气模块、所述注惰模块、所述示踪模块和所述监测模块；所述控制模块用于通过控制所述升降台升降，进而带动所述圆筒升降到一定位置，用于模拟实际储罐火灾发生时不同液位深度；所述控制模块用于控制所述减压阀的开启和关闭，实现向扩散器通入不同流量的可燃气体；所述控制模块用于控制所述伸缩管在所述储罐模拟模块内上下移动和所述万向轴的转动，进而控制所述喷嘴喷射惰气的位置和角度；所述控制模块还用于控制所述示踪模块，用于向可燃气体和惰气注入所述示踪粒子，同时控制所述监测模块监测所述示踪粒子的运动情况。

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