[发明专利]流动液体表面火焰传播特性测量装置和实验方法

权利要求书

1.一种流动液体表面火焰传播特性测量装置，其特征在于，包括：

液体流动系统，具有液体流动槽和液体控制模块，所述液体控制模块用于控制流动液体在液体流动槽内的流速和液面高度；

纹影观测系统，包括光源、第一凹面镜和第二凹面镜，所述第一凹面镜与光源位于液体流动槽的同一侧并可将光源的光线折射穿过液体流动槽，所述第二凹面镜位于液体流动槽的另一侧，并与光源和第一凹面镜限定出Z字型光路；

成像系统，包括红外热像仪和摄像机，所述红外热像仪位于液体流动槽的一侧，用于获取液体表面火焰传播时流动液体在高度方向上的温度分布图像；所述摄像机位于第二凹面镜所折射光线的直射线路上，用于拍摄第二凹面镜所折射的表征液相密度梯度的光线形成火焰纹理图像。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述液体控制模块包括流入调节阀和流出调节阀，所述流入调节阀和流出调节阀分别设于液体流动槽的首端和末端，流入调节阀和流出调节阀的开度被设置成相同。

3.根据权利要求2所述的流动液体表面火焰传播特性测量装置，其特征在于，流入调节阀设置在液体流动槽首端的端板中部，所述流出调节阀设置在液体流动槽的底板靠近末端端板的位置处。

4.根据权利要求3所述的流动液体表面火焰传播特性测量装置，其特征在于，所述液体控制模块还包括恒压水箱和水泵，所述流入调节阀连接在液体流动槽和所述恒压水箱之间，用于控制液体从恒压水箱流向液体流动槽的流速，所述水泵用于向恒压水箱提供液体，以使恒压水箱的压力保持恒定。

5.根据权利要求4所述的流动液体表面火焰传播特性测量装置，其特征在于，液体流动系统还包括储液缸和废液收集缸，所述水泵通过水管连接于储液缸，所述废液收集缸位于所述流出调节阀的下方。

6.根据权利要求1所述的流动液体表面火焰传播特性测量装置，其特征在于，所述成像系统还包括光线过滤刀片，所述光线过滤刀片设于摄像机与第二凹面镜之间，并且用于过滤掉发散光源。

7.根据权利要求1所述的流动液体表面火焰传播特性测量装置，其特征在于，所述液体流动槽包括一对耐火玻璃板，所述液体流动槽沿长度方向的中部设为观测段，该对耐火玻璃板相对设置构成观测段的侧板，所述第一凹面镜所折射的光线穿过所述侧板。

8.根据权利要求1所述的流动液体表面火焰传播特性测量装置，其特征在于，所述液体流动槽的宽度设置为3-6cm。

9.一种流动液体表面火焰传播特性测量方法，其特征在于，该实验方法通过权利要求1至8中任意一项所述的测量装置实施，包括以下步骤：

(1)打开摄像机和红外热像仪，对纹影观测系统进行位置校准；

(2)通过液体控制模块向液体流动槽内注入可燃液体，并使可燃液体在实验过程中的流速和液面高度保持恒定；

(3)从液体流动槽的一端对可燃液体点火，使火焰沿液体流动槽长度方向向另一端蔓延，通过摄像机和红外热像仪实时记录火焰纹理图像以及火焰传播过程中的液体温度分布图像；

(4)重复实验步骤(1)至(3)，获取多组相同液体在相同厚度和相同流速下的实验数据，相邻两组数据通过两次实验获得，并且在下次实验开始之前先排出上次实验所残留的可燃液体并使液体流动槽冷却至常温；

(5)对摄像机和红外热像仪中的图像进行处理，获取火焰脉动特性、火蔓延速度以及火焰传播过程中的液体温度变化。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，还包括以下步骤：更换不同的可燃液体和/或改变液体流速，重复以上步骤(1)～(5)。