【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及火灾实验测试，尤其涉及一种模拟火灾中飞火运动的实验方法及装置。
技术介绍
1、高强度火灾发生时，未燃尽的细小可燃物颗粒(如树皮、树枝、金属颗粒等屑块)可能会被强烈的上升热羽流卷起，并受外界风驱动在主要火灾范围以外引发新的火源，这种火灾传播形式一般称为飞火，飞火加速了火灾蔓延，是森林-交界域大火的主要起因；通常，飞火一般分为三个连续的过程：飞火产生、输运和落地点燃周围的可燃物，火焰强度越大，产生飞火携带能量越多，火行为愈猛烈，产生的飞火数量愈多，传播的距离愈远，大气条件可能会加大火强度，比如在高风速和干燥的条件下，飞火传播的距离愈远，另外，地形条件，树木的种类，可燃物的含水量等因素都会对飞火的行程产生重要的影响，以往的研究往往专注于飞火的某个阶段，然而飞火是一个多物相耦合的复杂过程，迄今对飞火现象还没有很好的了解。
2、目前暂时没有可进行飞火的产生、抬升和飞出、环境风作用下飞火的运动以及落地点燃可燃物这一整体过程模拟的实验装置，现在有的颗粒点燃可燃物的实验装置如专利申请号202010143225.8的专利文件，公开了一种适用于高温高速颗粒的高速碰撞和点燃可燃物表面的实验装置，包括固体颗粒加热子系统、固体颗粒加速子系统、可燃物子系统和数据监测子系统，但其存在以下问题：
3、(1)该装置设计的腔体加热模式只适合球形金属颗粒并不适用于其他形状的颗粒尤其是木质颗粒，腔体加热不能保证木质颗粒加热均匀；
4、(2)颗粒的加速采用撞击加速模式，并不符合现实情境下飞火颗粒的产生过程，飞火颗粒主要是
5、(3)颗粒的飞行方向在打击模式下呈直线或者斜线飞出，而实际飞火颗粒是近乎水平飞出，在重力作用下呈现近乎抛物线形，垂直击打并不能模拟实际飞火颗粒在飞行过程中的速度衰减和温度衰减过程，为此，我们设计了一种模拟火灾中飞火运动的实验方法及装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而本专利技术公开了一种针对不同尺寸、不同形状、不同材质加热过程、抬升和飞出过程、在环境风中飞行过程以及落地点燃可燃物过程的实验方法及实验装置，不仅能够实现森林-城镇交界域火灾中飞火颗粒产生、飞行以及落地点燃可燃物的消防研究的实验功能，还能模拟城市火灾中，烟花颗粒以及焊渣点燃周围可燃材料的安全距离的实验测算。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种模拟火灾中飞火运动的装置，包括加热装置、颗粒抬升装置、颗粒飞出装置、燃料床装置和数据监测装置。
4、所述加热装置包括平板加热器、网格结构、测温元件、电磁铁、颗粒、防火石棉网、计时装置和感应元件，所述网格结构设置在平板加热器的上方，所述测温元件分别与平板加热器、网格结构和颗粒搭接，所述平板加热器的两侧均固定连接有电磁铁，所述计时装置与感应元件电连接，且感应元件与电磁铁连接。
5、所述抬升装置，所述抬升装置包括电源动力系统、支撑结构、风机、整流管、风筒装置、伸缩滑块、固定栓和皮托管测速仪，且风筒装置主要由竖直部件、弧形连接部件和水平出口部件组成，所述电源动力系统与风机电连接，电源动力系统为电源，且风机的下表面设置有支撑机构，所述风机的出气端连接有整流管，所述整流管的出气端固定连接有风筒装置，所述风筒装置中的风筒内壁分别设置有固定栓和皮托管测速仪，所述伸缩滑块套接在固定栓上。
6、所述飞行装置包括带刻度网格木板和大型风洞，且大型风洞主要由大型风机提供动力，且带刻度网格木板设置在大型风洞的侧边，带刻度网格木板的高度与大型风洞的高度齐平。
7、所述燃料床装置包括矩形网格燃料床、支撑燃料床钢架结构、水平转动滑轮连接、竖直转动滑轮连接、称重元件、测温部件和电转轴抬升控制面板，所述矩形网格燃料床和支撑燃料床钢架结构组成燃料床，且燃料床划分为网格结构，每个网格结构都配有称重元件和若干测温部件，所述燃料床边缘布置有水平转轴滑轮和竖直转轴滑轮，且燃料床上方固定有红外热像仪和摄像机。
8、所述数据监测装置包括接口数据采集器、高速摄像机、红外热像仪①、吸顶式连接支架、摄像机①、红外热像仪②、接口数据收集器、摄像机②、红外热像仪③和三脚架，红外热像仪主要测量颗粒的温度以及观测燃料床是否被点燃，高速摄影机主要测量颗粒的速度，摄像机主要拍摄颗粒的运动轨迹以及燃料床被点燃后火前锋蔓延过程，数据采集器主要用于实时追踪测速仪、测温元件和称重元件的数据。
9、优选地，所述颗粒设置在网格结构上，且网格支撑机构为圆盘形，所述网格结构的侧面与风筒装置的内壁固定连接。
10、优选地，所述平板加热器的侧面通过电磁铁与伸缩滑块磁连接，且伸缩滑块的内部含有金属，所述平板加热器呈水平放置。
11、优选地，所述感应元件分别与计时装置、电磁铁和接口数据采集器连接，且计时装置安装在风筒装置的正面。
12、优选地，所述防火石棉网设置在平板加热器的下方并与风筒装置的内底壁固定连接，且风筒装置的整体形状为反7字型。
13、优选地，所述加热装置、抬升装置、飞出装置和燃料床装置的内部均设置有数据监测装置。
14、优选地，所述抬升装置放置在飞行装置内大型风洞中，大型风洞由一个大型的风机提供动力，大型风洞一面洞壁需要透明玻璃材质，方便放置摄影机和红外热像仪，另一面墙壁需要固定带刻度网格木板，带刻度网格木板高度参照风筒高度，方便实时记录颗粒的运动轨迹。
15、优选地，所述矩形网格燃料床设置在风筒装置出风口的对面，且矩形网格燃料床的高度与风筒装置的高度相同。
16、一种模拟火灾中飞火运动的实验方法如下，主要实验步骤为：
17、步骤s1：进行预实验调控不同材质不同尺寸的颗粒加热到一定温度所需要的的时间；
18、所述步骤s1，针对不同尺寸，不同材质的颗粒用其加热时间表征其所能达到的温度，主要用热敏电偶接触颗粒表面，测量其温度，记录其达到要求温度所需的时间。
19、步骤s2：按照步骤s1测量出来的加热时间，用平板加热器将颗粒加热到一定温度；
20、所述步骤s2，固体颗粒加热，根据步骤s1预实验的结果，用平板加热器加热特定颗粒一段时间至特定温度。
21、步骤s3：调节颗粒抬升装置中的风速，使颗粒以一定的速度抛出；
22、所述步骤s3，通过风机使风筒中空气向上流动来抬升颗粒至风筒顶端圆环中，通过水平环境风作用将颗粒吹出，控制风机抬升力可控制颗粒的吹出速度，模拟飞火颗粒的产生情况。
23、步骤s4：调节风洞中风速，追踪颗粒在飞行过程中的温度、速度、飞行轨迹的变化；
24、所述步骤s4，通过调节风筒的高度和环境风速可以调节颗粒的飞行距离和运动轨迹。模拟飞火颗粒在环境风中飞行情况。
25、步骤s5：燃料床的高度，角度均可调节，两块燃料床还可组成v型。颗粒与燃料床接触角度可调节；
26本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模拟火灾中飞火运动的装置，包括加热装置(1)、抬升装置(2)、飞行装置(3)、燃料床装置(4)和数据监测装置(5)；
2.根据权利要求1所述的一种模拟火灾中飞火运动的装置，其特征在于：所述颗粒(15)设置在网格结构(12)上，且网格支撑机构为圆盘形，所述网格结构(12)的侧面与风筒装置(25)的内壁固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种模拟火灾中飞火运动的装置，其特征在于：所述平板加热器(11)的侧面通过电磁铁(14)与伸缩滑块(26)磁连接，且伸缩滑块(26)的内部含有金属，所述平板加热器(11)呈水平放置。
4.根据权利要求1所述的一种模拟火灾中飞火运动的装置，其特征在于：所述感应元件(18)分别与计时装置(17)、电磁铁(14)和接口数据采集器(51)连接，且计时装置(17)安装在风筒装置(25)的正面。
5.根据权利要求1所述的一种模拟火灾中飞火运动的装置，其特征在于：所述防火石棉网(16)设置在平板加热器(11)的下方并与风筒装置(25)的内底壁固定连接，且风筒装置(25)的整体形状为反7字型。
6.
7.根据权利要求1所述的一种模拟火灾中飞火运动的装置，其特征在于：所述抬升装置(2)放置在飞行装置(3)内大型风洞(32)中，大型风洞(32)由一个大型的风机(23)提供动力，大型风洞(32)一面洞壁需要透明玻璃材质，方便放置摄影机和红外热像仪，另一面墙壁需要固定带刻度网格木板(31)，带刻度网格木板(31)高度参照风筒高度，方便实时记录颗粒(15)的运动轨迹。
8.根据权利要求1所述的一种模拟火灾中飞火运动的装置，其特征在于：所述矩形网格燃料床(41)设置在风筒装置(25)出风口的对面，且矩形网格燃料床(41)的高度与风筒装置(25)的高度相同。
9.根据权利要求1所述的一种模拟火灾中飞火运动的实验方法如下，主要实验步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种模拟火灾中飞火运动的装置，包括加热装置(1)、抬升装置(2)、飞行装置(3)、燃料床装置(4)和数据监测装置(5)；
2.根据权利要求1所述的一种模拟火灾中飞火运动的装置，其特征在于：所述颗粒(15)设置在网格结构(12)上，且网格支撑机构为圆盘形，所述网格结构(12)的侧面与风筒装置(25)的内壁固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种模拟火灾中飞火运动的装置，其特征在于：所述平板加热器(11)的侧面通过电磁铁(14)与伸缩滑块(26)磁连接，且伸缩滑块(26)的内部含有金属，所述平板加热器(11)呈水平放置。
4.根据权利要求1所述的一种模拟火灾中飞火运动的装置，其特征在于：所述感应元件(18)分别与计时装置(17)、电磁铁(14)和接口数据采集器(51)连接，且计时装置(17)安装在风筒装置(25)的正面。
5.根据权利要求1所述的一种模拟火灾中飞火运动的装置，其特征在于：所述防火石棉网(16)设置在平板加热器(11)的下方并与风筒装置(...
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