[发明专利]模拟热声耦合作用下玻璃动态行为的测试系统及方法

说明书

本发明公开了模拟热声耦合作用下玻璃动态行为的测试系统及方法，涉及建筑火灾消防技术领域，包括热‑声耦合加载系统、动态信息监测系统、排烟除尘系统、气幕喷淋系统、数据存储及传输系统和无线控制系统共同组成的多系统、同步性试验系统。本发明采用局部与整体相结合的方法模拟火灾中玻璃动态行为，实时监测火灾中玻璃的声发射、温度、应力、形变和裂纹的数据变化，从宏观和微观综合分析火场中玻璃整体的温度场、应力场、应变场及裂纹尖端区域的塑性变形和断裂。本测试系统操作安全、效率高、成本低，能高效的全方位获取玻璃在火灾场景中的动态信息。

技术领域

本发明涉及建筑火灾消防技术领域，特别涉及模拟热声耦合作用下玻璃动态行为的测试系统及方法。

背景技术

在现代建筑中，玻璃应用极其广泛，作为建筑中普遍采用的重要构件之一应用于建筑物的门、窗、顶棚、墙体等部位。其自身较好的采光性、实用性、艺术性使其成为建筑师和业主的“宠儿”。

与墙体相比玻璃虽然也是不可燃物，但玻璃为脆性材料，特别是在火场中在热载荷作用下非常容易发生形变、破裂甚至脱落，从而形成新的通风口和新的火焰蔓延通道，形成轰然和回燃现象，加快了烟气和火快速蔓延。造成人员疏散和消防队员作战的困难，使建筑内的人员与财物面临更大的火灾危害。分析玻璃在火场中的动态行为，实现建筑中玻璃构件的科学设计与合理使用，对于保障建筑消防安全具有重要的意义。

现有技术中公开的相关热载荷下玻璃测试分析系统，功能相对单一不能很好的综合玻璃在热载荷下的多种行为研究。全尺寸热释放速率实验台，它能够较为真实地模拟受限空间的火灾温度分布，但该实验台并不是专门用来研究玻璃的破裂脱落，对于导致玻璃破裂脱落的一些影响因素考虑不够全面。自行设计的实验台，其一般以小尺寸为主，这类实验台可改变的实验工况不多，仅能实现少数工况的更换，如改变玻璃种类、安装方式等，这些试验台较难实现对火场中玻璃在温度、声波耦合作用下不同行为的研究。

在大型建筑火灾中，热声耦合引起的燃烧不稳定一直是研究的一个重点。自上世纪90年代中期以来，随着燃烧学和声学理论的发展和计算机以及计算理论和技术的发展，对燃烧过程的热—声耦合机理及其控制理论和技术的研究获得了巨大进展。Candel在其综述文献中认为“燃烧动力学问题构成了燃烧研究领域的最大的挑战”，并且将“火焰和声的耦合”机理研究列为近年来在动力学研究中所取得的最有价值的成果之一。声振与放热脉动耦合是建筑火灾燃烧室内出现破坏性的振荡燃烧的根本原因，也是振荡燃烧的重要特征。而火场中，玻璃的破坏损伤不仅有火源的温度效应，也存在声波破坏。

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提出模拟热声耦合作用下玻璃动态行为的测试系统及方法。该装置能够实现对火场中玻璃动态行为的全方位研究，在多工况、多因素变化的前提下进行玻璃声发射特性、温度、应力、形变、裂纹的研究。

发明内容

本发明实施例提供了模拟热声耦合作用下玻璃动态行为的测试系统及方法，用以解决现有技术中存在的问题。

模拟热声耦合作用下玻璃动态行为的测试系统，包括热-声耦合加载系统、动态信息监测系统、排烟除尘系统、气幕喷淋系统、数据存储及传输系统和无线控制系统；

所述热-声耦合加载系统包括耐高温绝热板房，所述耐高温绝热板房内部底面设置热声脉动耦合燃烧室，所述热声脉动耦合燃烧室一侧设置点火电极，所述点火电极电线连接所述耐高温绝热板房外部的点火发生器，所述点火发生器电线连接控制器一；

所述动态信息监测系统包括可视化绝热箱，所述可视化绝热箱内部设置玻璃支架，所述玻璃支架上安装位移传感器、裂纹传感器、应力传感器、温度传感器一和声发射传感器，所述位移传感器、所述裂纹传感器、所述应力传感器、所述温度传感器一和所述和声发射传感器均电线连接巡检仪；所述可视化绝热箱外部设置高速摄影仪、动焦散射仪和高速红外热成像仪一，所述高速摄影仪、所述动焦散射仪和所述高速红外热成像仪一均电线连接图像采集仪；