用于模拟隧道燃气泄漏爆燃的多参数测试系统及测试方法技术方案

本发明专利技术属于隧道爆炸模拟技术领域，涉及一种用于模拟隧道燃气泄漏爆燃的多参数测试系统及测试方法，测试系统包括模型隧道、点火子系统、数据采集子系统、高速摄影子系统、配气子系统；本发明专利技术通过数据采集子系统实时采集爆炸过程中的火焰、温度、压力、浓度、应力和应变参数；高速摄影子系统采用激光发射器和高速摄影仪记录爆炸过程的影像，对研究分析狭长模型隧道内油气泄漏诱发火灾爆炸的全过程多场多源信息智能同步探测技术，实现模型隧道内油气爆炸过程中压力场、温度场、浓度场的同步动态测试，对基于小尺度试验验证的隧道薄弱部位的防火抗爆性安全评估方法，以及对实现隧道关键部位在油气火灾爆炸条件下防火抗爆安全性评估具有重大意义。具有重大意义。具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
用于模拟隧道燃气泄漏爆燃的多参数测试系统及测试方法


[0001]本专利技术属于隧道爆炸模拟
，涉及一种用于模拟隧道燃气泄漏爆燃的多参数测试系统及测试方法。

技术介绍

[0002]随着交通隧道建设的不断发展，隧道内火灾事故发生的数量与频率不断增加，燃气泄漏导致的爆燃事故作为火灾事故的一种在隧道中也常有发生，一旦发生所造成的后果也极其严重。而监测爆炸后产生的参数与隧道内结构响应对稳定隧道结构、降低损失程度有极为重要的作用。目前，对这些数据的获取主要通过数值模拟、理论计算、现场实验和室内实验。数值模拟和理论计算仅仅通过计算机模拟很难与现场实际情况相匹配；现场试验的成本高、规模大、影响隧道的正常运行并且存在一定的危险性。
[0003]室内实验的优点在于模拟燃气泄漏程度的选择和实验装置及方法的设计，公开号为CN209264108U的中国技术专利，提供了一种爆炸冲击波在隧道中传播规律实验用组装式模型，由一节以上结构相同的中空箱体拼接而成，用于模拟研究爆炸冲击波在隧道中的传播规律。公开号为CN105424704A的中国专利技术专利，提供了一种用于模拟矿井防爆墙的测试系统及测试方法，用于研究瓦斯爆炸情况下井下密闭墙的稳定性和可靠性。公开号为CN108801577A的中国专利技术专利，提供了一种模拟深层隧道爆炸的试验装置，用于模拟隧道爆炸对隧道四周及顶部的应力、应变的作用。公开号为CN108593468A的中国专利技术专利，提供了一种爆炸作用荷载对建筑物及隧道影响的模型试验装置，能够有效地模拟不同爆炸强度，不同爆炸地点以及不同爆炸类型，用于模拟隧道及建筑所受到的爆炸冲击力。公开号为CN11257022A的中国专利技术专利，提供了地下综合管廊空间内燃气爆炸模拟试验装置和系统，可以实现多种工况下试验模拟，获取实验管道内燃气爆炸的载荷以及连接试验管廊测得管廊结构响应。
[0004]综上所述发现现有技术存在以下不足：
[0005]1.CN209264108U提供的组装式模型与CN108801577A提供的模拟深层隧道爆炸的试验装置为长方体与现实中隧道的实际形状不同，不能用于模拟隧道的真实情况。CN105424704A提供的测试系统只测定一个方向上的稳定性和可靠性，而隧道中需要测定各个方向的冲击载荷。CN108593468A提供的爆炸作用载荷对建筑物及隧道影响的模型试验装置以气球爆炸实现爆炸载荷模拟，而现实中爆炸以可燃气体爆炸居多。CN11257022A提供的地下综合管廊空间内燃气爆炸模拟试验装置和系统中的不能自由的控制可燃气体浓度以及其爆炸发生位置固定不能精确的模拟出隧道内发生燃气爆炸的真实情况。
[0006]2.现有的专利中起爆点都为固定的位置不可移动，而像油罐车是在行驶的过程中发生爆炸，并且气球爆炸与燃气爆炸是存在较大差异的。室外开展的爆炸实验对安全性要求较高，具有可重复性差、成本高的缺点。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种安全性高、稳定性强且较为接近真实情况、可重复性强的模拟隧道燃气泄漏爆燃的测试系统及测试方法，用于模拟隧道内由于燃气泄漏导致爆燃的情况，测量并研究隧道内燃气爆炸的多场参数及结构响应。
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种用于模拟隧道燃气泄漏爆燃的多参数测试系统，包括模型隧道、点火子系统、数据采集子系统、高速摄影子系统；
[0010]所述模型隧道内设有爆炸球；所述爆炸球内填充有按设定比例配置的爆炸物；
[0011]所述点火子系统包括点火探针、点火器和点火遥控器，所述点火探针设于所述爆炸球内，所述点火探针与点火器连接；所述点火器与点火遥控器通讯连接，通过点火遥控器遥控点燃所述爆炸球中的爆炸物；
[0012]所述数据采集子系统包括数据采集器、若干个设于模型隧道中的传感器；所述传感器与数据采集器连接；通过所述传感器获取爆炸过程中的信息参数，并由数据采集器进行数据收集存储；
[0013]所述高速摄影子系统包括第一高速摄影仪、第二高速摄影仪、激光发射器、扩束镜和第一透镜、第二透镜；所述第一高速摄影仪设于模拟隧道的一侧，用于获取模拟隧道长度方向的影像；所述模拟隧道的一端设有所述激光发射器，另一端设有第二高速摄影仪；所述激光发射器与模拟隧道之间设有第一透镜；所述第二高速摄影仪与模拟隧道之间设有第二透镜；所述激光发射器与第一透镜之间设有扩束镜；所述激光发射器发出的激光经过所述扩束镜扩束后由所述第一透镜折射为平行光，垂直射入所述模型隧道内，平行光穿过爆炸形成的烟雾后经第二透镜折射，被所述第二高速摄影仪捕捉并记录。
[0014]进一步，还包括配气子系统，所述配气子系统包括自动配气仪、燃气瓶、空气瓶，所述燃气瓶、空气瓶均通过管道与自动配气仪连接，所述自动配气仪与所述爆炸球连通；所述自动配气仪抽取所述燃气瓶中的燃气和所述空气瓶中的空气，按设定的比例配制后泵入所述爆炸球中。
[0015]进一步，所述模拟隧道内设有小车，所述爆炸球设于小车上；所述小车上设有车厢，所述配气子系统设于所述车厢内。
[0016]进一步，所述小车上连接有钢丝绳，所述模拟隧道外设有电机；所述电机与钢丝绳连接，通过钢丝绳牵引小车以模拟行驶过程中的油罐车。
[0017]进一步，所述模型隧道内的两端均设有假人；所述假人身上也设有传感器。
[0018]进一步，所述传感器为温度传感器和/或火焰传感器和/或应力传感器和/或压力传感器和/或浓度传感器。
[0019]进一步，所述数据采集子系统还包括上位计算器、同步控制器；所述同步控制器与上位计算器连接；所述点火子系统、第一高速摄影仪、第二高速摄影仪、激光发射器均与同步控制器连接。
[0020]进一步，所述模拟隧道呈拱形，其设有第二高速摄影仪的一侧采用耐高温透明材料覆盖。
[0021]一种用于模拟隧道燃气泄漏爆燃的多参数测试方法，采用如上述的用于模拟隧道燃气泄漏爆燃的多参数测试系统进行测试，包括以下步骤：
[0022]步骤S1，通过电机牵引小车在模型隧道内缓慢前进，小车带着未充气的爆炸球到达指定位置；
[0023]步骤S2，通过配气子系统将燃气和空气按照设定的爆炸比例配制后泵入所述爆炸球中；
[0024]步骤S3，气体泵入完成后，通过所述点火遥控远程点火，引起燃气爆炸；并通过数据采集子系统在燃气爆炸发生的同时获取所述模型隧道中的火焰、温度、压力、浓度、应力和应变参数信息。
[0025]进一步，在点火的同时，通过所述高速摄影子系统中的所述同步控制器在爆炸发生时控制着所述激光发射器发射激光，通过第二高速摄影仪在垂直于所述模型隧道的方向录制爆炸时激光通过烟雾粒子表面散射后的烟雾影像；同时控制第一高速摄影仪在平行于所述模型隧道长度方向上透过微晶玻璃录制爆炸时的影像；通过上位计算器存储并对所述第一高速摄影仪和第二高速摄影仪录制的影像进行处理和分析。
[0026]本专利技术的有益效果在于：
[0027]本专利技术中的模拟隧道可采用一侧安装不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟隧道燃气泄漏爆燃的多参数测试系统，其特征在于：包括模型隧道、点火子系统、数据采集子系统、高速摄影子系统；所述模型隧道内设有爆炸球；所述爆炸球内填充有按设定比例配置的爆炸物；所述点火子系统包括点火探针、点火器和点火遥控器，所述点火探针设于所述爆炸球内，所述点火探针与点火器连接；所述点火器与点火遥控器通讯连接，通过点火遥控器遥控点燃所述爆炸球中的爆炸物；所述数据采集子系统包括数据采集器、若干个设于模型隧道中的传感器；所述传感器与数据采集器连接；通过所述传感器获取爆炸过程中的信息参数，并由数据采集器进行数据收集存储；所述高速摄影子系统包括第一高速摄影仪、第二高速摄影仪、激光发射器、扩束镜和第一透镜、第二透镜；所述第一高速摄影仪设于模拟隧道的一侧，用于获取模拟隧道长度方向的影像；所述模拟隧道的一端设有所述激光发射器，另一端设有第二高速摄影仪；所述激光发射器与模拟隧道之间设有第一透镜；所述第二高速摄影仪与模拟隧道之间设有第二透镜；所述激光发射器与第一透镜之间设有扩束镜；所述激光发射器发出的激光经过所述扩束镜扩束后由所述第一透镜折射为平行光，垂直射入所述模型隧道内，平行光穿过爆炸形成的烟雾后经第二透镜折射，被所述第二高速摄影仪捕捉并记录。2.根据权利要求1所述的用于模拟隧道燃气泄漏爆燃的多参数测试系统，其特征在于：还包括配气子系统，所述配气子系统包括自动配气仪、燃气瓶、空气瓶，所述燃气瓶、空气瓶均通过管道与自动配气仪连接，所述自动配气仪与所述爆炸球连通；所述自动配气仪抽取所述燃气瓶中的燃气和所述空气瓶中的空气，按设定的比例配制后泵入所述爆炸球中。3.根据权利要求2所述的用于模拟隧道燃气泄漏爆燃的多参数测试系统，其特征在于：所述模拟隧道内设有小车，所述爆炸球设于小车上；所述小车上设有车厢，所述配气子系统设于所述车厢内。4.根据权利要求3所述的用于模拟隧道燃气泄漏爆燃的多参数测试系统，其特征在于：所述小车上连接有钢丝绳，所述模拟隧道外设有电机；所述电机与钢丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海涛，娄荣扬，余明高，汪风传，翟富尔，李姗姗，韩世新，吴琪芬，齐贝贝，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：