[发明专利]一种气体灭火剂喷放特性的数值模拟方法

权利要求书

1.一种气体灭火剂喷放的仿真模型，其特征在于：包括

一根管道(1)，用于输送灭火剂，灭火剂于管道(1)内发生相变；

一个喷嘴(2)，用于改变灭火剂喷射过程的速度、压力；

一个空间域(3)，灭火剂喷放至空间域(3)中，通过设置边界条件，得到喷嘴(2)出口处速度与压力平均值；

管道(1)的出口端连接喷嘴(2)的入口端，管道(1)入口端与空间域(3)相连接；包括以下步骤：

步骤一，利用FLUENT软件建立灭火气体的仿真模型，喷嘴模型的网格数采用850000-1050000，圆柱体空间域(3)中，将距离管路入口35mm位置处的圆型面设置为壁面，其余部分的压力P设置为大气压；

步骤二，在FLUENT软件内输入管道(1)入口处速度值、灭火剂两相初始状态和空间域(3)温度值：管道(1)入口处速度v，为25m/s，气相灭火剂体积分数10％，液相灭火剂体积分数80％，氮气体积分数10％，空间域(3)温度T，为294.25k,壁面采用标准壁面函数，相变模型依据与T_sat＝123.59698+5.718595*P^*0.23839，其中m为液相向气相转变的质量，即蒸发过程质量，r_e为时间松弛因子，用于调节相变速率，此处设定为100，α为液相的体积分数，ρ为液相的密度，T为温度，T_sat为饱和温度，P^*为灭火剂的饱和蒸气分压；

步骤三，根据输入的初始气液相灭火剂体积分数、温度值和速度值，FLUENT软件对气体灭火剂的仿真模型进行模拟，监测气体灭火剂的实际运行状态，记录模拟结果，得到管道(1)出口端的灭火剂速度为压力为喷嘴(2)和管道(1)中轴线与出口截面上的速度和压力分布。

2.如权利要求1所述的气体灭火剂喷放的仿真模型，其特征在于：所述的管道(1)为圆柱体，长度L₁为250mm，内径D₁为14.1mm，粗糙高度为0.16mm，材料为7075铝。

3.如权利要求1所述的气体灭火剂喷放的仿真模型，其特征在于：所述的喷嘴(2)为直通突扩型喷嘴、渐扩型喷嘴或收缩型喷嘴，且粗糙高度为0.16mm，材料为7075铝。

4.如权利要求1所述的气体灭火剂喷放的仿真模型，其特征在于：所述空间域(3)为圆柱体，其半径为350mm，高为1240mm。

5.一种如权利要求1～4中任一所述的气体灭火剂的仿真模型的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，利用FLUENT软件建立灭火气体的仿真模型，喷嘴模型的网格数采用850000-1050000，圆柱体空间域(3)中，将距离管路入口35mm位置处的圆型面设置为壁面，其余部分的压力P设置为大气压；

步骤二，在FLUENT软件内输入管道(1)入口处速度值、灭火剂两相初始状态和空间域(3)温度值：管道(1)入口处速度v，为25m/s，气相灭火剂体积分数10％，液相灭火剂体积分数80％，氮气体积分数10％，空间域(3)温度T，为294.25k,壁面采用标准壁面函数，相变模型依据与T_sat＝123.59698+5.718595*P^*0.23839，其中m为液相向气相转变的质量，即蒸发过程质量，r_e为时间松弛因子，用于调节相变速率，此处设定为100，α为液相的体积分数，ρ为液相的密度，T为温度，T_sat为饱和温度，P^*为灭火剂的饱和蒸气分压；

步骤三，根据输入的初始气液相灭火剂体积分数、温度值和速度值，FLUENT软件对气体灭火剂的仿真模型进行模拟，监测气体灭火剂的实际运行状态，记录模拟结果，得到管道(1)出口端的灭火剂速度为压力为喷嘴(2)和管道(1)中轴线与出口截面上的速度和压力分布。