【摘要】：炮頭是消防水炮的重要組成部分,直接決定消防水炮的滅火方式與性能。由于傳統(tǒng)直流或?qū)Я魇较浪诘呐诳陂_度固定,其適用流量范圍小,射程近,滅火效率低。對(duì)于引入自適應(yīng)機(jī)構(gòu)的新型導(dǎo)流式炮頭,其炮口開度可與系統(tǒng)流量和壓力的變化相匹配,提高了水炮的射程和射高等水力學(xué)性能,具有適用流量范圍廣,射程遠(yuǎn),滅火效率高等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)得到了制造廠家與研發(fā)人員的廣泛重視。實(shí)際射流過(guò)程中,消防泵不可避免地產(chǎn)生流量與壓力脈動(dòng),影響消防水炮的射流穩(wěn)定性。當(dāng)脈動(dòng)激勵(lì)頻率接近消防水炮射流系統(tǒng)固有頻率,將引起消防水炮或消防車高大臂架的劇烈震蕩,導(dǎo)致水射流發(fā)散,從而無(wú)法及時(shí)完成滅火救援工作,造成不必要的人身和財(cái)產(chǎn)損失。因此,開展消防水炮自適應(yīng)炮頭動(dòng)力學(xué)研究,揭示各設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)其射流系統(tǒng)固有頻率與振動(dòng)幅值的影響規(guī)律,對(duì)提高自適應(yīng)炮頭射流系統(tǒng)工作穩(wěn)定性具有重要意義。氣液混合流體體積彈性模量分析。在亨利定律的基礎(chǔ)上,考慮實(shí)際流體中氣體的析出與溶解過(guò)程,利用五次多項(xiàng)式建立氣液混合流體氣相組份變化模型,并推導(dǎo)氣液混合流體體積彈性模量的計(jì)算公式。采用樣本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其他流體體積模量理論模型對(duì)所提出的理論模型進(jìn)行驗(yàn)證,分析流體初始含氣量與流體壓力對(duì)流體剛度與密度的影響規(guī)律,為計(jì)算流體等效剛度與射流系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析提供理論依據(jù)。消防水炮自適應(yīng)炮頭射流系統(tǒng)自由振動(dòng)分析。建立自適應(yīng)炮頭射流系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)理論模型和數(shù)學(xué)方程。計(jì)算不同初始?xì)怏w含量和流體壓力條件下射流系統(tǒng)固有頻率和主振型。推導(dǎo)不同設(shè)計(jì)參數(shù)下固有頻率的靈敏度公式,并分析固有頻率對(duì)質(zhì)量與剛度等設(shè)計(jì)參數(shù)的靈敏度變化規(guī)律。消防水炮自適應(yīng)炮頭射流系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)分析。建立自適應(yīng)炮頭射流系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)方程,將流體壓力脈動(dòng)等效為余弦激勵(lì),對(duì)射流系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)分析。利用正則變換與傅氏變換分別求解自適應(yīng)炮頭射流系統(tǒng)的時(shí)域與頻域響應(yīng),并分析設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)幅頻特性的影響規(guī)律。消防水炮自適應(yīng)炮頭射流系統(tǒng)參數(shù)振動(dòng)分析�？紤]消防泵輸出流體的壓力脈動(dòng),建立脈動(dòng)流體的等效剛度模型,并推導(dǎo)自適應(yīng)炮頭射流系統(tǒng)的參數(shù)振動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程。分析激勵(lì)頻率接近模態(tài)固有頻率時(shí)系統(tǒng)主共振響應(yīng)規(guī)律以及激勵(lì)頻率接近模態(tài)固有頻率與流體剛度脈動(dòng)頻率的組合頻率時(shí)系統(tǒng)組合共振響應(yīng)規(guī)律。消防水炮自適應(yīng)炮頭射流系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。搭建消防水炮自適應(yīng)炮頭射流系統(tǒng)模態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),測(cè)試射流系統(tǒng)固有頻率,解析射流系統(tǒng)的頻率成分。通過(guò)射流系統(tǒng)的真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)與理論模型計(jì)算結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證射流系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU998.13
【圖文】：

且通常設(shè)計(jì)成 U 型或 S 型，可通過(guò)回轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)射流的大范圍覆蓋。壓力水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的重要部件，是流體輸送過(guò)程中的關(guān)鍵。a) 前視圖 b) 俯視圖圖 1-1 消防水炮結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)安裝方法，消防水炮可分為固定式消防水炮和移動(dòng)式消防水炮，如圖 1固定式消防水炮由底座固定，主要安裝在消防車、油罐區(qū)、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所，具，射程遠(yuǎn)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)[8]。移動(dòng)式消防水炮配備支架，其機(jī)動(dòng)性更高，消防車無(wú)法進(jìn)入的空間，可高效滅火。穩(wěn)流器 俯仰回轉(zhuǎn)裝置水平回轉(zhuǎn)裝置炮頭底座炮身

a) PSY 型手動(dòng)式消防水炮 b) PSKYY 型液動(dòng)式消防水炮 c) PSKDY 型電動(dòng)式消防水圖 1-3 不同操作方式的消防水炮炮頭是消防水炮的末端執(zhí)行裝備，將水流壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為射流動(dòng)能的關(guān)鍵決定了水炮的射流形式，且對(duì)消防水炮射流射程與射高均有重要影響。如圖 1示，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，炮頭主要有直流式炮頭與導(dǎo)流式炮頭等結(jié)構(gòu)形式。a) 直流式炮頭 b) 導(dǎo)流式炮頭圖 1-4 不同結(jié)構(gòu)形式的消防水炮炮頭直流式炮頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、成本低廉，常與水帶搭配用于室內(nèi)消防栓改進(jìn)式的直流式炮頭可通過(guò)拆卸或連接炮管以實(shí)現(xiàn)相同流量與壓力下不同射程

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 魏超;周俊杰;苑士華;;液壓油體積彈性模量穩(wěn)態(tài)模型與動(dòng)態(tài)模型的對(duì)比[J];兵工學(xué)報(bào);2015年07期

2 向清江;施哲夫;李紅;陳超;;遠(yuǎn)射程消防水炮流道內(nèi)3種穩(wěn)流器的對(duì)比[J];排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年03期

3 劉平安;廖小東;程雯玉;王銓;;基于Fluent的消防炮流線型噴嘴高度設(shè)計(jì)[J];機(jī)床與液壓;2015年01期

4 司喬瑞;袁壽其;李曉俊;袁建平;盧加興;;空化條件下離心泵泵腔內(nèi)不穩(wěn)定流動(dòng)數(shù)值分析[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2014年05期

5 王松林;譚磊;王玉川;;離心泵瞬態(tài)空化流動(dòng)及壓力脈動(dòng)特性[J];振動(dòng)與沖擊;2013年22期

6 劉平安;廖小東;王銓;;兩種不同結(jié)構(gòu)的消防炮性能對(duì)比分析[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2013年05期

7 胡愛(ài)閩;;直流噴霧隔爆型消防水炮炮頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及流場(chǎng)仿真分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2013年10期

8 湯攀;李紅;劉振超;陳超;涂琴;;搖臂式噴頭穩(wěn)流器結(jié)構(gòu)參數(shù)正交試驗(yàn)[J];節(jié)水灌溉;2013年06期

9 率志君;張權(quán);陳春來(lái);陳奇;李玩幽;劉志剛;;多級(jí)離心泵整機(jī)流場(chǎng)三維非穩(wěn)態(tài)湍流壓力脈動(dòng)特性分析[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2013年03期

10 楊敏官;孫鑫愷;高波;邵騰;;離心泵內(nèi)部非定常空化流動(dòng)特征的數(shù)值分析[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年04期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 孫坤星;自適應(yīng)消防水炮的自調(diào)節(jié)機(jī)理與流場(chǎng)優(yōu)化研究[D];燕山大學(xué);2018年

2 孫靖;定流量消防水炮射流流場(chǎng)數(shù)值模擬與軌跡研究[D];燕山大學(xué);2018年

3 王超;消防水炮穩(wěn)流器和噴芯開口度研究[D];燕山大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2734291