一种基于场-区耦合模型有效性验证的简化试验平台装置的制作方法

本发明属于物理试验平台领域，特别涉及一种基于场-区耦合模型有效性验证的简化试验平台装置。

背景技术：

船舶舱室的火灾烟气蔓延的场-区耦合模型是一种针对船舶火灾与烟气场景特性的数值计算方法；其特点在于克服了场模型与区域模型的单一模型的局限性即整合了两种不同形式模型的优点与适应条件，从而可以高效得出较为安全全面的数据信息。

船舶火灾场区结合模型的建立需要综合考虑船舶舱壁温度、热传导率与稳态导热系数等重要因素，这就需要基于专门的船舶空间结构特征和壁面材料特性，整合场模型与区域模型，开发两者之间的耦合技术；同时需要建立相应的船舶火灾试验平台对船舶火灾场-区耦合模型的有效性进行分析验证。

技术实现要素：

本发明提出一种基于场-区耦合模型有效性验证的简化试验平台装置，以解决背景技术中提出的基于场-区耦合模型的有效性验证的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种基于场-区耦合模型有效性验证的简化试验平台装置：

通过相互连接且相互连通的十三个方格f1-f13，构成一密闭舱室；所述密闭舱室包含由方格f1-f7构成的第一段长方体空间，和由方格f8-f13构成的第二段长方体空间，所述第一段长方体空间与所述第二段长方体空间连通形成l形一次折曲长方体的通道；

第一段长方体空间的方格f1的顶部中央设有进风口，第二段长方体空间的方格f13的顶部中央设有出风口；第一段长方体空间的方格f3中设有火源发生装置，该方格f3的一侧壁面设置有红外摄像仪，对火源发生装置产生的火焰燃烧状态进行记录；第一段长方体空间的方格f4、f6和第二段长方体空间的方格f8、f9内，分别设置有温度检测装置对所在方格内的烟气温度进行检测；

所述火源发生装置设有燃烧装置和燃料供应装置；所述燃烧装置包含承载燃油的油盘，所述燃料供应装置为油盘供油，并使该油盘内燃油的液面保持设定的高度；所述油盘下方还设置有电子天平来记录油盘及其承载的燃油的质量；

所述红外摄像仪、所述温度检测装置、所述电子天平，分别与多通道数据采集仪信号连接，并通过所述多通道数据采集仪向数据采集电脑传输其各自在试验中获得的数据。

可选地，所述油盘的直径为19.5cm；所述电子天平的精度为0.01克；

所述油盘内为煤油，煤油液面与油盘底面保持12cm的距离。

可选地，所述燃料供应装置包含一储油箱体，设置一隔油板，将所述储油箱体划分为第一油腔、第二油腔；所述油盘的底部与所述第一油腔的底部通过连通管相互连通，构成连通器，使第一油腔内的燃油界面与所述油盘内的燃油液面保持一致；

所述第一油腔设有注油口，该注油口处的电磁阀在试验过程中始终打开以注入燃油；所述第二油腔设有卸油口，该卸油口处的电磁阀在第二油腔内的燃油界面接近第一油腔内的燃油界面时打开，以保证第二油腔内的燃油界面低于第一油腔内的燃油界面。

可选地，所述第一段长方体空间内的方格f3的前壁面开设有一圆形槽口，该圆形槽口位于前壁面的左右中线处，且距离前壁面的底部50cm；所述圆形槽口中的下部设置有一固定块，用以安置所述红外摄像仪。

可选地，每一个温度检测装置包含一根竖直温度测棒，设置于所在方格的中间。

可选地，所述密闭舱室的的各个侧壁面分别使用岩棉钢夹层板；

所述岩棉钢夹层板的中间层为20cm厚的岩棉，中间层的内侧为1.5mm厚的第一碳钢板，外侧为4mm厚的第二碳钢板，第一碳钢板的内侧还设有25mm厚的绝缘板；所述绝缘板为氧化铝二氧化硅材质，所述内侧是靠近于密闭舱室内部的一侧。

可选地，所述密闭舱室的上壁面、下壁面分别使用岩棉钢夹层板；

所述岩棉钢夹层板的中间层为20cm厚的岩棉，中间层的内侧为1.5mm厚的第三碳钢板，外侧为4mm厚的第四碳钢板；所述内侧是靠近于密闭舱室内部的一侧；

其中，下壁面处的岩棉钢夹层板进一步包含防滑板，1.5mm厚的防滑板设置于第三碳钢板的内侧。

可选地，方格之间的相邻侧壁面以若干加强筋相互连接；所述加强筋的轴向宽度为70mm，径向深度75mm。

可选地，所述第一段长方体空间的长度为7150mm，宽度为1150mm，高度为1500mm；所述第二段长方体空间的长度为6000mm，宽度为1150mm，高度为1500mm。

可选地，所述进风口是尺寸为300×300mm的方形开口；所述出风口是尺寸为300×300mm的方形开口。

与现有技术相比，本发明的一种基于场-区耦合模型有效性验证的简化试验平台装置，结构简单、操作方便，能够验证在特定工况下场—区耦合模型模拟结果的有效性。本发明通过安设一红外摄像仪能够随时准确地记录火焰燃烧状态，为火灾模型的分析提供了宝贵的原始材料；火源发生装置以油盘承载燃油并由电子天平称重；温度检测装置的竖直温度测棒，测定距离火源不同位置所在方格内的烟气温度，实现温度场的纵向观测；数据采集电脑通过多通道数据采集仪连接这些设备获取相应的试验数据进行记录及分析。

附图说明

图1是本发明所述简化试验平台装置的立体结构示意图；

图2是本发明所述简化试验平台装置的平面结构示意图；

图3是本发明中火源发生装置的结构示意图；

图4是本发明中密闭舱体前壁面的结构示意图；

图5是本发明中密闭舱室下壁面的结构示意图；

图6是本发明中红外摄像仪的安装结构示意图；

图7是本发明图2中a区域的局部放大图；

图8是本发明中加强筋的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种基于场-区耦合模型有效性验证的简化试验平台装置，包括：密闭舱室1、火源发生装置2、温度检测装置4、通风构筑物、数据采集处理系统。

配合参见图1、图2所示，所述密闭舱室1，整体为一“l”形一次折曲长方体的狭长通道，划分有13个方格，编号为f1-f13，方格f7位于转角处。每个方格间相互贯通，方格之间的相邻侧壁面通过加强筋9相互连接(图8示出单个加强筋9为u型结构；图7以方格f1和f2的连接为例)。示例的加强筋9，轴向宽度为70mm，径向深度75mm。

由方格f1-f7构成的第一段长方体空间，长度为7150mm，宽度为1150mm，高度为1500mm。由方格f8-f13构成的第二段长方体空间，长度为6000mm，宽度为1150mm，高度为1500mm。

所述通风构筑物，包括进风口3和出风口5。进风口3位于第一段长方体空间内的f1顶部中央，其尺寸为300×300mm；出风口5位于第二段长方体空间内的f13顶部中央，其尺寸为300×300mm。

所述密闭舱室1的方格f1、f13各自包含三侧的壁面，前壁面11、后壁面12和各自封闭第一、第二段长方体空间端部一侧的壁面；方格f2-f6各自包含前后两侧的壁面；方格f8-12各自包含左右两侧的壁面；方格f7包含拐角处外侧的两个壁面。

所述密闭舱室1的各个侧壁面，分别使用岩棉钢夹层板。图4所示以前壁面11为例，所述岩棉钢夹层板的中间层为20cm厚的岩棉113，内侧为1.5mm厚的碳钢板112，外侧为4mm厚的碳钢板114，加强筋9焊接在相应方格外侧的碳钢板114接缝处；内侧的碳钢板112还内衬有25mm厚的氧化铝二氧化硅的绝缘板111。其中，内侧是靠近于密闭舱室1内部的一侧。

所述密闭舱室1的每个方格均设有上壁面13、下壁面14，其分别使用岩棉钢夹层板。图5所示以下壁面14为例，所述岩棉钢夹层板的中间层为20cm厚的岩棉143，内侧为1.5mm厚的碳钢板142，外侧为4mm厚的碳钢板144。其中，下壁面14处内侧的碳钢板142还内衬有1.5mm厚的防滑板141。所述内侧是靠近于密闭舱室1内部的一侧。

如图1、图2所示，所述火源发生装置2位于第一段长方体空间内的方格f3中间。进一步参见图6所示，方格f3的前壁面11开设有一圆形槽口8，该圆形槽口8位于前壁面11的左右中线处，且距离前壁面11的底部50cm。所述圆形槽口8中的下部设置有一固定块82，该固定块82上安置一台型号为dl700c的红外摄像仪81，对着该方格f3内的火源发生装置2产生的火焰，以随时准确地记录火焰燃烧状态；该红外摄像仪81通过数据线与多通道数据采集仪7连接，并通过多通道数据采集仪7将拍摄火焰状态的图片传输到数据采集电脑6内，为试验提供宝贵的原始影像资料。

如图3所示，所述火源发生装置2包括燃烧装置21和燃料供应装置22。其中，燃烧装置21为直径19.5cm的油盘211，油盘211下方设置有电子天平212，记录油盘211和燃油质量。示例的电子天平212精度为0.01克，型号为es-5000；电子天平212记录的质量数据通过多通道数据采集仪7传输给数据采集电脑6，并通过软件程序实现试验数据的记录和分析。油盘内燃料设置为煤油，煤油液面需始终与油盘211底面保持12cm的距离。

所述燃料供应装置22包含一储油箱体，储油箱体内有一隔油板222，隔油板222将储油箱体划分为第一油腔223、第二油腔224；第二油腔224下部设置有卸油口225，当第二油腔224内部燃油界面接近第一油腔223内部燃油界面时，打开卸油口225上的电磁阀，以保证第二油腔224内燃油界面始终低于第一油腔223内燃油界面；第一油腔223上部设置有注油口221，试验过程中始终打开注油口221处的电磁阀来注入燃油，从而保证油盘211内燃油液面与第一油腔223内液面保持一致，实现油盘内燃油的稳定供给。优选地，油盘211底部与第一油腔223底部通过连通管23连通，构成连通器，促使第一油腔223内燃油界面与油盘211内液面保持一致。

如图1、图2所示，所述温度检测装置4包括4组，每组一根竖直温度测棒，分别位于第一段长方体空间的方格f4、f6内和第二段长方体空间的方格f8、f9内，分别测定距离火源不同位置所在方格内的烟气温度，实现温度场的纵向观测；这些竖直温度测棒的数据通过多通道数据采集仪7传输给数据采集电脑6，并通过软件程序实现试验数据(如不同燃烧时间段内所记录的温度场数据)的记录和分析。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，例如自动通风控制机构、火源燃烧系统、温度检测机构、风速检测机构、烟气浓度检测机构以及压力检测机构等均还可以采用其他的能够达到本发明目的的结构，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。