發(fā)布時間：2020-06-29 20:02

【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�防水炮的炮口開度固定,其適用流量范圍小,射程近,滅火效率低。對于引入自適應(yīng)機構(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,已經(jīng)得到了制造廠家與研發(fā)人員的廣泛重視。實際射流過程中,消防泵不可避免地產(chǎn)生流量與壓力脈動,影響消防水炮的射流穩(wěn)定性。當(dāng)脈動激勵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,從而無法及時完成滅火救援工作,造成不必要的人身和財產(chǎn)損失。因此,開展消防水炮自適應(yīng)炮頭動力學(xué)研究,揭示各設(shè)計參數(shù)對其射流系統(tǒng)固有頻率與振動幅值的影響規(guī)律,對提高自適應(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,考慮實際流體中氣體的析出與溶解過程,利用五次多項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算公式。采用樣本實驗數(shù)據(jù)及其他流體體積模量理論模型對所提出的理論模型進(jìn)行驗證,分析流體初始含氣量與流體壓力對流體剛度與密度的影響規(guī)律,為計算流體等效剛度與射流系統(tǒng)動力學(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)自由振動分析。建立自適應(yīng)炮頭射流系統(tǒng)的動力學(xué)理論模型和數(shù)學(xué)方程。計算不同初始?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)計參數(shù)下固有頻率的靈敏度公式,并分析固有頻率對質(zhì)量與剛度等設(shè)計參數(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)強迫振動分析。建立自適應(yīng)炮頭射流系統(tǒng)的強迫振動方程,將流體壓力脈動等效為余弦激勵,對射流系統(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)的時域與頻域響應(yīng),并分析設(shè)計參數(shù)對系統(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)振動分析�？紤]消防泵輸出流體的壓力脈動,建立脈動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)振動動力學(xué)方程。分析激勵頻率接近模態(tài)固有頻率時系統(tǒng)主共振響應(yīng)規(guī)律以及激勵頻率接近模態(tài)固有頻率與流體剛度脈動頻率的組合頻率時系統(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)動力學(xué)實驗研究。搭建消防水炮自適應(yīng)炮頭射流系統(tǒng)模態(tài)實驗平臺,測試射流系統(tǒng)固有頻率,解析射流系統(tǒng)的頻率成分。通過射流系統(tǒng)的真實物理實驗與理論模型計算結(jié)果的對比,驗證射流系統(tǒng)動力學(xué)模型的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU998.13
【圖文】：

且通常設(shè)計成 U 型或 S 型，可通過回轉(zhuǎn)裝置實現(xiàn)射流的大范圍覆蓋。壓力水的勢能轉(zhuǎn)化為動能的重要部件，是流體輸送過程中的關(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)、機場等場所，具，射程遠(yuǎn)，可靠性高等優(yōu)點[8]。移動式消防水炮配備支架，其機動性更高，消防車無法進(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 型手動式消防水炮 b) PSKYY 型液動式消防水炮 c) PSKDY 型電動式消防水圖 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，將水流壓力勢能轉(zhuǎn)化為射流動能的關(guān)鍵決定了水炮的射流形式，且對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拆卸或連接炮管以實現(xiàn)相同流量與壓力下不同射程

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2734291